KR101564866B1 - 이원 연료 디젤 엔진 - Google Patents

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아키히로 미야나기
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

이원 연료 디젤 엔진 또는 이것을 복수 구비한 이원 연료 디젤 엔진 유닛의 저부하 운전 영역에 있어서, 오일 연료 분사량을 저감시켜, 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감을 가능하게 하는 것을 목적으로 하고, 실린더 헤드 (14) 에, 주연료인 가스 연료를 분사하는 가스 연료 인젝터 (26) 와, 오일 연료 (o) 를 분사하는 파일럿 연료 인젝터 (28) 로 이루어지는 복수 조의 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 가 형성되어 있다. 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 로부터 동시에 연료를 분사시켜 착화시킬 필요가 없는 저부하 운전 영역에서, 1 연소 사이클마다 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 로부터 교대로 연료를 분사시켜 착화시킨다. 이로써, 그 저부하 운전 영역에서의 오일 연료 분사량을 반감시킬 수 있다.

Description

이원 연료 디젤 엔진{DUAL-FUEL DIESEL ENGINE}
본 발명은 압축 착화성이 양호한 경유 등의 오일 연료를 파일럿 연료로 하고, 그 오일 연료를 자기 착화시킴으로써, 주연료인 가스 연료를 연소시키는 이원 연료 디젤 엔진에 관한 것이다.
종래, 천연 가스 등의 가스 연료를 주연료로 하고, 압축 착화성이 양호한 오일 연료를 파일럿 연료로 하고, 고온하의 연소실 내에서 오일 연료를 자기 착화시킴으로써, 주연료인 가스 연료를 연소시키는 이원 연료 디젤 엔진이 공지되어 있다. 이원 연료 디젤 엔진은, 연소시에 CO2 가 적어, 흑연 등의 유해 물질도 적은 가스 연료를 사용하는 것을 목적으로 하고 있다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2 에는 이원 연료 디젤 엔진이 개시되어 있다. 특허문헌 1 의 이원 연료 디젤 엔진은, 파일럿 연료 분사 밸브를 가스 연료 분사 밸브의 스월 흐름 방향 상류측에 위치시키고, 또한 파일럿 연료 및 가스 연료를 스월의 흐름 방향으로 분사시킴으로써, 가스 연료를 확실히 착화시키도록 하고 있다. 특허문헌 2 는, 기존의 디젤 엔진을 저비용으로 이원 연료 디젤 엔진으로 개조할 수 있는 이원 연료 디젤 엔진의 구성을 제안하고 있다.
일본 공개실용신안공보 소62-45339호의 명세서 및 도면 일본 공개특허공보 2003-193874호
전술한 바와 같이, 이원 연료 디젤 엔진에서는, 오일 연료 이외에 가스 연료를 주연료로 사용함으로써, 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감을 도모하고 있다. 그러나, 오일 연료 분사 밸브나 가스 연료 분사 밸브의 구조상 혹은 이들 연료의 성질상, 최저 한계 분사량이 존재한다. 그 때문에, 저부하 운전 영역의 일부에서는, 가스 연료에 대한 오일 연료 분사량의 비율이 소기 수치보다 많아지는 사태가 발생한다. 따라서, 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감을 소기 수준까지 달성할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 이원 연료 디젤 엔진의 저부하 운전 영역에 있어서, 오일 연료 분사량을 저감시키고, 이로써, 배기 가스를 저공해화시키고, 또한 연료 비용을 삭감하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 이원 연료 디젤 엔진은, 실린더 헤드에, 파일럿 연료로서 오일 연료를 연소실에 분사하는 파일럿 연료 분사 장치와, 주연료인 가스 연료를 연소실에 분사하는 가스 연료 분사 장치로 이루어지는 복수 조의 이원 연료 분사 장치를 구비하고 있다. 본 발명의 이원 연료 디젤 엔진은, 상기 목적을 달성하기 위해, 1 연소 사이클에서는 복수의 이원 연료 분사 장치 내의 일부의 이원 연료 분사 장치만이 연료를 분사하고, 또한, 연속된 복수의 연료 사이클에 있어서 복수의 이원 연료 분사 장치의 전부가 적어도 1 회는 연료를 분사하는 제 1 연료 분사 사이클을, 엔진 제어 장치에 의한 제어에 의해 반복 실행이 가능해지도록 구성하고 있다.
연료가 보유하는 열량의 관점에서, 1 연소 사이클에서 모든 이원 연료 분사 장치로부터 동시에 연료를 분사시켜 착화시킬 필요가 없는 저부하 운전 영역에 있어서, 제 1 연료 분사 사이클을 실시함으로써, 각 연소 사이클에 있어서의 오일 연료의 분사량을 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 가스 연료의 비율을 많게 하여, 완전 연소시킬 수 있고, 이로써, 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감이 가능해진다.
이 제 1 연료 분사 사이클은, 예를 들어, 실린더에 이원 연료 분사 장치가 2 조 형성되어 있을 때에 이 2 조의 이원 연료 분사 장치를 1 연소 사이클마다 교대로 연료 분사시키도록 한다. 이원 연료 분사 장치가 3 조일 때에 예를 들어, 1 조씩 순번으로 연료 분사시키거나, 혹은 동시에 2 조만 연료 분사시키고, 다음 연소 사이클에서 나머지 1 조에 연료 분사시키도록 한다. 이원 연료 분사 장치가 4 조일 때에도 이것에 준하여 연료 분사를 실시한다. 상기 연료 분사 사이클에서는, 특정한 이원 연료 분사 장치로부터만 연료 분사를 실시하지 않고, 각 이원 연료 분사 장치로부터 평균적으로 연료 분사를 실시하도록 하였으므로, 마모나 소손 (燒損) 이 특정한 이원 연료 분사 장치에 치우쳐 일어나는 것을 방지할 수 있다.
실린더에 이원 연료 분사 장치가 2 조 형성되고, 1 연소 사이클마다 2 조의 이원 연료 분사 장치를 교대로 연료 분사시키도록 구성하면, 이원 연료 분사 장치의 동작 제어가 용이해진다. 그 때문에, 복잡한 제어 기구를 형성할 필요가 없어져, 제어 기구를 저비용화할 수 있다.
또한, 엔진 제어 장치에, 제 1 연료 분사 사이클을 개시하는 저부하 운전 영역을 미리 설정해 두고, 그 저부하 운전 영역에서 그 엔진 제어 장치에 의해 제 1 연료 분사 사이클을 실시하도록 하면 된다. 이로써, 제 1 연료 분사 사이클의 실시를 자동화할 수 있다.
또, 본 발명의 이원 연료 디젤 엔진이 복수의 실린더를 갖고 있을 때, 각 실린더에서 제 1 연료 분사 사이클을, 엔진 제어 장치에 의한 제어에 의해 반복 실행이 가능해지도록 구성함과 함께, 1 연소 사이클에서는 복수의 실린더 내의 일부의 실린더만이 제 1 연료 분사 사이클을 실행하고, 또한, 연속된 복수의 연료 사이클에 있어서 복수의 실린더의 전부가 적어도 1 회는 제 1 연료 분사 사이클을 실행하는 제 2 연료 분사 사이클을, 엔진 제어 장치에 의한 제어에 의해 반복 실행이 가능해지도록 구성하면 된다.
이와 같이 복수의 실린더를 갖고 있을 때, 각 실린더에서의 제 1 연료 분사 사이클의 실시와, 복수의 실린더 사이에서의 제 2 연료 분사 사이클의 실시를 병용 함으로써, 상승적으로 오일 연료의 분사량을 저감시킬 수 있다. 이로써, 더나은 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감이 가능해진다.
또한, 엔진 제어 장치에, 제 1 연료 분사 사이클 및 제 2 연료 분사 사이클을 실시하는 저부하 운전 영역을 미리 설정해 두고, 그 저부하 운전 영역에서 엔진 제어 장치에 의해 상기 연료 분사 사이클 및 제 2 연료 분사 사이클을 실시하도록 구성하면 된다. 이로써, 이들 2 개의 연료 분사 사이클의 동시 실시를 자동화할 수 있다.
본 발명의 이원 연료 디젤 엔진에 따르면, 복수 조의 이원 연료 분사 장치 중, 1 연소 사이클에서 일부의 이원 연료 분사 장치만 연료 분사시켜 착화시킴으로써, 각 연소 사이클에 있어서의 오일 연료의 분사량을 저감시킬 수 있다. 이로써, 오일 연료와 가스 연료의 분사량의 비율을 완전 연소 가능한 범위로 유지할 수 있고, 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감이 가능해진다. 또한, 연속된 복수의 연소 사이클에 있어서, 복수의 이원 연료 분사 장치의 전부가 적어도 1 회는 연료를 분사하도록 되어 있으므로, 특정한 이원 연료 분사 장치에 치우쳐 마모나 소손 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 이원 연료 디젤 엔진에 관련된 일 실시형태를 정면에서 볼 때의 단면도이다.
도 2 는 상기 실시형태에 관련된 이원 연료 디젤 엔진의 횡단면도이다.
도 3(A) 는 상기 실시형태에 관련된 이원 연료 디젤 엔진의 연료 분사 모드를 나타내는 선도이고, 도 3(B) 는 종래의 이원 연료 디젤 엔진의 연료 분사 모드를 나타내는 선도이다.
도 4(A) 및 도 4(B) 는 상기 실시형태에 관련된 이원 연료 디젤 엔진의 연료 분사 방식을 나타내는 설명도이다.
도 5 는 상기 실시형태에 관련된 이원 연료 디젤 엔진의 일부의 구성을 나타내고, 도 5(A) 는 가스 연료 인젝터를 정면에서 볼 때의 단면도이며, 도 5(B) 는 오일 연료 인젝터를 정면에서 볼 때의 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 이원 연료 디젤 엔진 유닛에 관련된 일 실시형태의 모식도이다.
이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시형태를 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지는 아니다.
(실시형태 1)
본 발명의 이원 연료 디젤 엔진의 일 실시형태를 도 1 ∼ 도 5 에 기초하여 설명한다. 본 실시형태는 2 사이클의 이원 연료 디젤 엔진에 본 발명을 적용한 예이다.
도 1 에 있어서, 본 실시형태의 이원 연료 디젤 엔진 (10A) 은, 원통형의 실린더 (12) 와, 실린더 (12) 의 상단에 결합된 실린더 헤드 (14) 와, 실린더 (12) 의 내부에 자유롭게 왕복동할 수 있게 수용된 피스톤 (16) 을 구비하고 있다. 실린더 (12) 의 둘레벽 (12a) 과, 실린더 헤드 (14) 와 피스톤 (16) 의 정상면 (16a) 에서 연소실 (c) 을 형성하고 있다. 피스톤 (16) 의 외주면에 피스톤 링 (18) 이 형성되고, 피스톤 외주면과 실린더 둘레벽 (12a) 사이를 시일하고 있다.
실린더 하부 영역의 둘레벽 (12a) 에는, 둘레 방향에 등간격으로 복수의 소기 (掃氣) 포트 (20) 가 개구되어 있다. 소기 포트 (20) 는, 하사점 영역에 있는 피스톤 (16) 의 정상면 (16a) (도면 중에 이점 쇄선으로 표시) 보다 상방 위치에 형성되어 있고, 피스톤 (16) 이 하사점 영역에 위치했을 때, 소기 포트 (20) 로부터 연소실 (c) 에 공기가 공급되도록 되어 있다.
또, 실린더 헤드 (14) 의 중앙에 배기 포트가 개구됨과 함께, 그 배기 포트에, 그 배기 포트를 개폐하는 배기 밸브 (22) 가 형성되어 있다. 이 배기 밸브 (22) 는, 피스톤 (16) 이 상승 공정에 있는 소기 행정시에, 피스톤 (16) 이 상사점의 바로앞 약 100°의 위치에 도달할 때까지 개방된다. 그리고, 소기 포트 (20) 로부터 연소실 (c) 에 공급된 공기에 의해, 연소실 (c) 에 잔류하는 전행정의 배기 가스가 소기되도록 되어 있다.
실린더 헤드 (14) 에는, 배기 밸브 (22) 의 주위에 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a 및 24b) 가 형성되어 있다. 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 는, 실린더 (12) 의 중심축선에 대해 대칭이 되는 위치에, 서로 180°간격으로 배치되어 있다. 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 는, 연소실 (c) 에 천연 가스 등의 가스 연료 (g) 를 분사하는 가스 연료 인젝터 (26) 와, 동일하게 연소실 (c) 에 압축 착화성이 양호한 오일 연료 (o) 를 분사하는 파일럿 연료 인젝터 (28) 로 구성되어 있다.
가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 는, 엔진ㆍ컨트롤ㆍ유닛 (ECU) (30) 과 케이블 (32) 로 접속되고, 연료 분사 동작이 ECU (12) 에 의해 제어된다. ECU (12) 는, 크랭크축 (34) 의 회전각을 검출하는 크랭크각 센서 (36) 및 크랭크축 (34) 의 회전수를 검출하는 회전수 센서 (37) 와 케이블 (38) 을 통해 접속되어 있다. ECU (12) 는, 크랭크각 센서 (36) 로부터 케이블 (38) 을 개재하여 크랭크축 (34) 의 회전각의 검출 신호를 수신함으로써, 피스톤 (16) 의 위상을 검출한다. 또, ECU (12) 는, 케이블 (38) 을 통해 회전수 센서 (37) 의 검출값으로부터 이원 연료 디젤 엔진 (10) 의 부하율을 검출한다.
가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 는, ECU (12) 로부터 송신되는 신호에 의해 소정 타이밍에 연소실 (c) 에 가스 연료 (g) 및 오일 연료 (o) 를 분사한다. 피스톤 (16) 이 상사점 근방 (예를 들어, 상사점의 0°∼ 10°바로앞) 에 있을 때, 가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 가 거의 동시에 각각의 연료를 분사한다. 고온 분위기하에 있는 연소실 (c) 에 있어서, 압축 착화성이 양호한 오일 연료 (o) 가 자기 착화되고, 이로써, 거의 동시에 분사된 가스 연료 (g) 가 연소되어, 연소실 (c) 에 화염이 생성된다.
도 3(A) 는, 이원 연료 디젤 엔진 (10A) 의 연료 분사 모드를 나타내고, 도 3(B) 는 종래의 이원 연료 디젤 엔진의 연료 분사 모드를 나타낸다. 도 3 중, 가로축은 이원 연료 디젤 엔진 (10) 의 부하율을 나타내고, 세로축은 분사된 연료의 합계 열량을 나타낸다. Rg 는 가스 연료 영역을 나타내고, Ro 는 오일 연료 영역을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 가스 연료 인젝터 (26) 나 파일럿 연료 인젝터 (28) 는, 이들 구조상의 이유 혹은 연료의 성질상, 최저 한계 분사량이 존재한다. 도 3(A) 및 도 3(B) 에서는, 1 개의 가스 연료 인젝터 (26) 의 최저 한계 분사량 (열량) 은 7 ％ 이며, 1 개의 파일럿 연료 인젝터 (28) 의 최저 한계 분사량 (열량) 은 3 ％ 이다. 또한, 극저 부하 운전 영역, 즉, 부하율이 0 ∼ 10 ％ 인 영역에서는 착화성 관점에서 오일 연료만이 분사된다.
부하율이 20 ％ 를 초과하는 영역에서는 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 로부터 모두 연료가 분사된다. 그러나, 부하율이 10 ∼ 20 ％ 인 저부하 운전 영역에서는 오일 연료의 분사량의 비율이 지나치게 많아 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감을 소기 수준까지 달성할 수 없다는 문제가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는, 부하율이 10 ∼ 20 ％ 인 영역에서, 1 연소 사이클마다 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a 및 24b) 로부터 연료가 교대로 분사되는 연료 분사 사이클이 되도록, ECU (12) 에 의해 가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 의 동작을 제어하고 있다. 이 연료 분사 사이클을 도 4 에서 설명한다.
도 4(A) 에 나타내는 바와 같이, 피스톤 (16) 이 상사점 근방의 연료 분사 타이밍에 있을 때, 이원 연료 분사 장치 (24a) 의 가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 로부터 각각의 연료를 분사하고 있다. 도 4(B) 에서는, 다음 연소 사이클에서, 이원 연료 분사 장치 (24b) 의 가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 로부터 연료를 분사시키고 있다. 이를 연소 사이클마다 교대로 실시한다. 이로써, 도 3(A) 에 나타내는 바와 같이, 부하율 10 ∼ 20 ％ 의 영역에서 오일 연료의 분사량 (열량) 을 3 ％ 까지 저감시킬 수 있다.
한편, 도 3(B) 에 나타내는 종래의 연료 분사 모드에서는, 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a 및 24b) 에서 동시에 연료를 분사하므로, 부하율 20 ％ 이하의 영역에서는 가스 연료를 분사할 수 없다. 그 때문에, 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 로부터 오일 연료만을 분사하고 있다. 따라서, 오일 연료의 분사량이 필연적으로 증가되어 버린다.
도 5(A) 는 가스 연료 인젝터 (26) 의 일 구성예를 나타내고, 도 5(B) 는 파일럿 연료 인젝터 (28) 의 일 구성예를 나타낸다. 도 5(A) 의 가스 연료 인젝터 (26) 는, 원통형 하우징 (40) 의 내부에서 축방향으로 공간 (v) 이 형성되고, 그 공간 (v) 에, 피스톤 (42) 과 일체가 된 바늘 밸브 (44) 와 스프링력 상승용 피스톤 (46) 이 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 수용되어 있다. 피스톤 (42) 과 스프링력 상승용 피스톤 (46) 사이에 코일 스프링 (48) 이 개재 형성되어 있다. 원통형 하우징 (40) 에는, 스프링력 상승용 피스톤 (46) 의 상면측 공간에 연통되는 유로 (50) 와, 피스톤 (42) 의 하면측 공간에 작동유 (w) 를 공급하는 유로 (52) 와, 가스 연료 (g) 를 공급하는 유로 (54) 가 천공 형성되어 있다. 또, 연소실 (c) 에 배치되는 분사부 (40a) 에는 분사구 (56) 가 천공 형성되어 있다.
유로 (52) 에는 작동유 공급로 (60) 가 접속되고, 작동유 공급로 (60) 에 전자 개폐 밸브 (62) 가 개재 형성되어 있다. 전자 개폐 밸브 (62) 가 ECU (12) 의 지령으로 개방되어, 유로 (52) 에 작동유 (w) 가 공급되면, 바늘 밸브 (44) 가 상승되고, 유로 (52) 가 유로 (58) 를 통해 분사구 (56) 를 연통시킨다. 그 때문에, 유로 (54) 로부터 공급되는 가스 연료 (g) 는 분사구 (56) 로부터 연소실 (c) 에 분사된다. 유로 (52) 에 작동유 (w) 를 공급하지 않으면, 유로 (58) 는 바늘 밸브 (44) 에 의해 차단되어, 가스 연료 (g) 가 연소실 (c) 에 분사되지 않는다. 또한, 유로 (50) 에 작동유 또는 작동 공기가 공급됨으로써, 바늘 밸브 (44) 에 대한 코일 스프링 (48) 의 스프링력을 조정할 수 있다.
도 5(B) 에 있어서, 파일럿 연료 인젝터 (28) 의 구성은, 가스 연료 인젝터 (26) 와 비교하여 유로 (52) 가 없을 뿐으로, 그 밖의 구성은 동일하다. 유로 (54) 에는 오일 연료 공급로 (64) 가 접속되고, 오일 연료 공급로 (64) 에 전자 개폐 밸브 (66) 가 개재 형성되어 있다. 전자 개폐 밸브 (66) 가 ECU (12) 의 지령으로 개방되어, 유로 (54) 에 오일 연료 (o) 를 공급함으로써, 오일 연료 (o) 의 압력에 의해 바늘 밸브 (44) 가 상승되고, 유로 (54) 와 유로 (58) 가 연통된다. 이로써, 오일 연료 (o) 가 분사구 (56) 로부터 연소실 (c) 에 분사된다.
가스 연료 인젝터 (26) 에 대해 ECU (12) 에 의해 작동유 (w) 의 공급을 제어함으로써, 가스 연료 (g) 의 분사를 제어할 수 있다. 파일럿 연료 인젝터 (28) 에 대해서는, ECU (12) 에 의해 오일 연료 (o) 의 공급을 제어함으로써, 오일 연료 (o) 의 분사를 제어할 수 있다. 본 실시형태에서는, 이원 연료 디젤 엔진 (10) 의 부하율이 10 ∼ 20 ％ 인 영역이 되면, ECU (12) 에 의해 자동적으로 도 4(A), 4(B) 에 나타내는 연료 분사 사이클로 이행된다. 또한, 가스 연료 인젝터 (26) 및 파일럿 연료 인젝터 (28) 의 구성은 도 5 에 나타내는 구성에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태에 따르면, 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 의 연료 분사를 교대로 분사시키도록 하였으므로, 저부하 운전 영역에서 오일 연료 (o) 의 최저 한계 분사량을 반감시킬 수 있다. 그 때문에, 오일 연료 (o) 와 가스 연료 (g) 의 분사량의 비율을 완전 연소 가능한 범위로 유지할 수 있고, 따라서, 종래와 비교하여 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감이 가능해진다. 또, 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 로부터 교대로 연료를 분사시키므로, 일방의 이원 연료 분사 장치에 치우쳐 마모나 소손 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또, 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 를 교대로 분사시킴으로써, ECU (12) 에 의한 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 의 제어가 비교적 간단해져 제어 기구를 저비용화할 수 있다. 또한, ECU (12) 에 의해 이원 연료 디젤 엔진 (10) 의 부하율이 10 ∼ 20 ％ 인 영역에 있어서의 연료 분사 사이클의 실시를 자동화할 수 있다.
또한, 1 개의 실린더에 이원 연료 분사 장치를 3 조 형성하고, 3 조의 이원 연료 분사 장치를 연소 사이클마다 차례대로 연료 분사시키도록 하면, 부하율 10 ∼ 16 ％ 의 영역에서 오일 연료의 분사량 (열량) 을 2 ％ 까지 저감시킬 수 있다. 이원 연료 분사 장치를 4 조 이상 형성하면, 오일 연료의 분사량 (열량) 을 더 저감시킬 수 있다.
(실시형태 2)
다음으로, 본 발명의 이원 연료 디젤 엔진 유닛의 일 실시형태를 도 6 에 의해 설명한다. 본 실시형태의 이원 연료 디젤 엔진 유닛 (10B) 은, 상기 실시형태의 이원 연료 디젤 엔진 (10A) 의 실린더 (12) 와 동일 구성인 실린더를 복수 (도 6 에서는 7 개) 갖고 있다. 7 개의 실린더 (70a ∼ 70g) 는 각각 상기 실시형태와 동일한 연료 분사 사이클을 실시하도록 ECU (12) 에 의해 제어된다. 즉, 실린더 (70a ∼ 70g) 는, 각각 2 조의 이원 연료 분사 장치 (24a 및 24b) 를 구비하고, 이들 이원 연료 분사 장치는 교대로 연료를 분사한다.
도 6(A) 는 크랭크축 (34) 의 홀수 회전시의 상태를 나타내고, 도 6(B) 는 짝수 회전시의 상태를 나타낸다. ECU (12) 에 의해 크랭크축 (34) 의 홀수 회전시의 연소 사이클에서, 7 개의 실린더 (70a ∼ 70g) 중, 실린더 (70a, 70c, 70e 및 70g) 로 이루어지는 제 1 군은 이원 연료 분사 장치 (24a, 24b) 로부터 연료를 분사하여 착화시킨다. 한편, 실린더 (70b, 70d 및 70f) 로 이루어지는 제 2 군의 연료 분사를 정지시킨다. 크랭크축 (34) 의 짝수 회전시의 분사 타이밍에서는, 홀수 회전시와는 반대로, 제 1 군에서 연료 분사를 정지시키고, 제 2 군에서 연료 분사를 실시한다. 이러한 동작을 교대로 실시하고 있다.
본 실시형태에 따르면, 동일한 구조를 갖는 종래의 이원 연료 디젤 엔진과 비교하여 각 실린더에서 오일 연료를 반감시킬 수 있다. 또한, 이원 연료 디젤 엔진 전체적으로 상기 연료 분사 사이클을 실시하고 있으므로, 종래의 오일 연료 분사량과 비교하여 4 분의 1 까지 오일 연료 분사량을 저감시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 실린더 (70a ∼ 70g) 를 2 군으로 나누어, 연료 분사 및 착화를 교대로 실시하도록 하였지만, 대신에 실린더 (70a ∼ 70g) 를 3 군 이상으로 나누어, 3 개 이상 군의 연료 분사 및 착화를 차례차례로 실시하도록 해도 된다. 이로써, 오일 연료 분사량을 더 절감할 수 있다.
상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태는 모두 2 사이클의 이원 연료 디젤 엔진에 본 발명을 적용한 예이지만, 본 발명은 4 사이클의 이원 연료 디젤 엔진에도 적용할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따르면, 이원 연료 디젤 엔진의 저부하 운전 영역에 있어서, 가스 연료 분사량에 대해 오일 연료 분사량의 비율을 저감시킬 수 있고, 더나은 배기 가스의 저공해화와 연료 비용의 삭감이 가능해진다.

Claims (5)

  1. 실린더 헤드에, 파일럿 연료로서 오일 연료를 연소실에 분사하는 파일럿 연료 분사 장치와, 주연료인 가스 연료를 연소실에 분사하는 가스 연료 분사 장치로 이루어지는 복수 조의 이원 연료 분사 장치를 구비한 이원 연료 디젤 엔진에 있어서,
    1 연소 사이클에서는 상기 복수의 이원 연료 분사 장치 내 일부의 이원 연료 분사 장치만이 연료를 분사하고, 또한, 연속된 복수의 연료 사이클에 있어서 상기 복수의 이원 연료 분사 장치의 전부가 적어도 1 회는 연료를 분사하는 제 1 연료 분사 사이클을, 엔진 제어 장치에 의한 제어에 의해 반복 실행이 가능해지도록 구성한 것을 특징으로 하는 이원 연료 디젤 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더에 상기 이원 연료 분사 장치가 2 조 형성되고,
    상기 제 1 연료 분사 사이클이, 그 2 조의 이원 연료 분사 장치로부터 1 연소 사이클마다 교대로 연료를 분사시키도록 구성한 것인 것을 특징으로 하는 이원 연료 디젤 엔진.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 제어 장치에, 상기 제 1 연료 분사 사이클을 실시하는 부하 운전 영역을 미리 설정해 두고, 그 부하 운전 영역에서 그 엔진 제어 장치에 의해 상기 제 1 연료 분사 사이클을 실시하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이원 연료 디젤 엔진.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 이원 연료 디젤 엔진이 복수의 실린더를 갖고, 각 실린더에서 상기 제 1 연료 분사 사이클을, 상기 엔진 제어 장치에 의한 제어에 의해 반복 실행이 가능해지도록 구성되어 있음과 함께,
    1 연소 사이클에서는 상기 복수의 실린더 내의 일부만이 상기 제 1 연료 분사 사이클을 실행하고, 또한, 연속된 복수의 연료 사이클에 있어서 상기 복수의 실린더의 전부가 적어도 1 회는 상기 제 1 연료 분사 사이클을 실행하는 제 2 연료 분사 사이클을, 상기 엔진 제어 장치에 의한 제어에 의해 반복 실행이 가능해지도록 구성한 것을 특징으로 하는 이원 연료 디젤 엔진.
  5. 제 4 항에 있어서,
    엔진 제어 장치에, 상기 제 1 연료 분사 사이클 및 상기 제 2 연료 분사 사이클을 실시하는 부하 운전 영역을 미리 설정해 두고, 그 부하 운전 영역에 도달하면, 그 엔진 제어 장치에 의해 상기 제 1 연료 분사 사이클 및 상기 제 2 연료 분사 사이클을 실시하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이원 연료 디젤 엔진.
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