WO2014199805A1 - 内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法 - Google Patents

内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014199805A1
WO2014199805A1 PCT/JP2014/063805 JP2014063805W WO2014199805A1 WO 2014199805 A1 WO2014199805 A1 WO 2014199805A1 JP 2014063805 W JP2014063805 W JP 2014063805W WO 2014199805 A1 WO2014199805 A1 WO 2014199805A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
dme
supply
mixed
liquefied gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/063805
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徳丸 武志
Original Assignee
いすゞ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by いすゞ自動車株式会社 filed Critical いすゞ自動車株式会社
Priority to US14/891,978 priority Critical patent/US20160097349A1/en
Priority to EP14810326.0A priority patent/EP3009654A4/en
Priority to CN201480024387.2A priority patent/CN105190012A/zh
Publication of WO2014199805A1 publication Critical patent/WO2014199805A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0607Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0686Injectors
    • F02D19/0694Injectors operating with a plurality of fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/081Adjusting the fuel composition or mixing ratio; Transitioning from one fuel to the other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0209Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
    • F02M21/0212Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene comprising at least 3 C-Atoms, e.g. liquefied petroleum gas [LPG], propane or butane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0221Fuel storage reservoirs, e.g. cryogenic tanks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0239Pressure or flow regulators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/50Arrangement of fuel distributors, e.g. with means for supplying equal portion of metered fuel to injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D41/3836Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F02D41/3854Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped with elements in the low pressure part, e.g. low pressure pump
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a mixed fuel supply system for an internal combustion engine that supplies a mixed fuel obtained by mixing a liquid fuel such as light oil and a liquefied gas fuel such as dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) to the internal combustion engine, a vehicle, and a mixed fuel for the internal combustion engine. It relates to a supply method.
  • a liquid fuel such as light oil
  • a liquefied gas fuel such as dimethyl ether (hereinafter referred to as dimethyl ether (hereinafter referred to as DME)
  • DME dimethyl ether
  • the DME When 100% of the total fuel is replaced with DME, the DME has a vapor pressure of about 6 atmospheres (about 0.6 MPa) at room temperature. There is a need to. Therefore, when replacing with 100% DME, since a system dedicated to DME is necessary, it is difficult to apply it to a system for supplying liquid fuel of the prior art by retrofitting.
  • the vapor pressure of the mixed fuel mixed at such a ratio is lower than the vapor pressure when DME is 100%. Therefore, the mixed fuel can be liquefied and easily handled by simply pressurizing the mixed fuel tank with a light pressure.
  • the mixed fuel tank needs to be used for high pressure, which increases the cost.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the problem is that the liquid fuel and the liquefied gas can be used as they are without changing the conventional system for supplying the liquid fuel to the internal combustion engine. It is an object to provide a mixed fuel supply system for an internal combustion engine, a vehicle, and a mixed fuel supply method for an internal combustion engine, which can supply mixed fuel mixed with fuel to the internal combustion engine.
  • a mixed fuel supply system for an internal combustion engine is a liquid fuel that stores liquid fuel in a mixed fuel supply system for an internal combustion engine that uses a mixed fuel obtained by mixing liquid fuel and liquefied gas fuel.
  • Liquefied gas fuel is stored in a liquid fuel supply system configured by connecting a storage tank, a transfer pump for transferring liquid fuel, and a supply pump for supplying liquid fuel to a fuel injection valve through a transfer path
  • a liquefied gas fuel storage tank and a liquefied gas fuel supply path for supplying the liquefied gas fuel, and the liquefied gas fuel supply path is connected to the transfer path between the transfer pump and the supply pump.
  • the mixed fuel was mixed with serial transfer path and transferred to the supply pump, configured to inject from the injector.
  • the supply pump referred to here is a fuel injection pump such as a row injection pump, a distribution injection pump, an independent injection pump, and a unit injector injection pump, or a supply used in a pressure accumulation type using a common rail or the like. It means a pump.
  • the liquid fuel supply system is a system for supplying liquid fuel such as light oil to the internal combustion engine, and is a liquid fuel supply system of a well-known technology.
  • the transfer path between the transfer pump and the supply pump is configured such that the supply pressure of the liquid fuel is lower than the vapor pressure of the liquefied gas fuel.
  • the supply pressure of the liquid fuel in the transfer path between the transfer pump and the supply pump is about 0.62 MPa of the vapor pressure of DME at room temperature. For example, about 0.3 MPa.
  • the supply amount of the liquefied gas fuel is preferably adjusted so that the weight ratio thereof is a constant ratio with respect to the total supply amount of the mixed fuel that increases and decreases depending on the operating condition of the internal combustion engine.
  • the ratio of the supply amount to the total supply amount is preferably less than 50% by weight.
  • the amount of heat generated by DME is about 30% lower than the amount of heat generated by liquid fuel such as light oil, so the ratio of the amount of DME supplied is increased.
  • the supply amount of the liquefied gas fuel is more preferably about 10% of the total supply amount of the mixed fuel by weight ratio.
  • the supply amount of the liquefied gas fuel becomes larger than the total supply amount of the mixed fuel, the vapor pressure of the mixed fuel rises, and if the mixed fuel is liquefied, it is transferred to the supply pump. It is necessary to apply pressure. Therefore, in consideration of suppressing the vaporization of the mixed fuel, the supply amount of the liquefied gas fuel is more preferably about 10% of the total supply amount of the mixed fuel by weight ratio.
  • the supply pressure of the liquid fuel becomes lower than the vapor pressure of the liquefied gas fuel. Therefore, the liquefied gas fuel is supplied to the transfer path between the transfer pump and the supply pump.
  • a pump for transferring liquefied gas fuel and a mixture of liquefied gas fuel and a pump for transferring liquefied gas fuel to a liquid fuel supply system that supplies liquid fuel such as light oil that was originally used to the internal combustion engine by simply connecting the supply line Liquid fuel and liquefied gas fuel can be mixed without adding a high-pressure tank or the like.
  • the output of the internal combustion engine is hardly reduced, and the vapor pressure of the mixed fuel is kept low and supplied to the fuel supply pump in a liquefied state. be able to.
  • this system does not require a pressure-resistant tank or a pump for pressurizing liquefied gas fuel, it can be manufactured at a low cost, and the conventional liquid fuel supply system is used as it is. Later modifications are possible without compromising reliability.
  • a vehicle of the present invention for solving the above-described problems is a vehicle equipped with the above-described mixed fuel supply system for an internal combustion engine, and is configured using light oil as liquid fuel and dimethyl ether as liquefied gas fuel. According to this configuration, by using a mixed fuel in which dimethyl ether is mixed with light oil, which has a high cetane number, does not generate sulfur oxides and soot, and can significantly reduce the amount of nitrogen oxides generated. , Environmental performance can be improved.
  • the present invention does not require a significant change in the system for supplying the liquid fuel originally provided to the internal combustion engine, and therefore can be provided at a lower cost, and is equipped with an advanced injection system such as a common rail type. It can also be applied to internal combustion engines that do not.
  • the mixed fuel supply method for an internal combustion engine according to the present invention for solving the above-described problems is a transfer method for transferring liquid fuel in the mixed fuel supply method for an internal combustion engine using a mixed fuel obtained by mixing liquid fuel and liquefied gas fuel.
  • the liquefied gas fuel is supplied to the transfer path between the pump and the supply pump for supplying the liquid fuel to the fuel injection valve via the liquefied gas fuel supply path, and is supplied to the transfer path.
  • the supply amount of the fuel is adjusted to a ratio less than half of the total supply amount of the mixed fuel by weight ratio, and the mixed fuel mixed in the transfer path is transferred to the supply pump and injected from the fuel injection valve. It is a characteristic method.
  • the mixed fuel obtained by mixing the liquid fuel and the liquefied gas fuel can be supplied to the internal combustion engine without drastically changing the conventional liquid fuel supply system.
  • the supply for the liquefied gas fuel is such that the supply pressure of the liquid fuel is lower than the vapor pressure of the liquefied gas fuel so that the liquefied gas fuel is supplied to the transfer path between the transfer pump and the supply pump.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a mixed fuel supply system for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a mixed fuel supply system for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.
  • a system for supplying a mixed fuel obtained by mixing light oil of liquid fuel and dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) of liquefied gas fuel will be described.
  • liquefied petroleum gas (LPG) is used as the liquefied gas fuel.
  • Liquefied natural gas (LNG) Liquefied natural gas
  • LBG liquefied butane gas
  • hydrogen fuel and the like can also be applied.
  • the present invention can also be applied to a vehicle equipped with two or more tanks.
  • an in-line four-cylinder diesel engine will be described as an example of the internal combustion engine, the present invention is not limited to the number of cylinders or the arrangement.
  • the mixed fuel supply systems 1 and 30 are systems for supplying the engine (internal combustion engine) 2 with a mixed fuel obtained by mixing light oil, which is a liquid fuel, with DME (dimethyl ether), which is a liquefied gas fuel.
  • the mixed fuel supply system 1 of the first embodiment includes a light oil tank (liquid fuel storage tank) 3 for storing light oil, and a feed pump (transfer pump) 4 for transferring light oil.
  • a fuel oil supply system (liquid fuel supply system) 8 constituted by connecting a fuel injection pump (supply pump) 6 a for supplying fuel to an injector (fuel injection valve) 5 through a transfer path 7.
  • This light oil supply system 8 is configured to supply light oil from the light oil tank 3 to the fuel injection pump 6a by the feed pump 4 and to send the fuel oil to each injector 5 through the pipe 9a. Further, the transfer path 7 is provided with a filter 10 for removing impurities in the light oil and a check valve (check valve) 11 for preventing the backflow of the light oil. In addition, a return flow path 12 for returning the fuel remaining in the injector 5 and the fuel injection pump 6a to the light oil tank 3 is provided, and a check valve 13 is provided in the return flow path 12.
  • the fuel injection pump 6a provided in the light oil supply system 8 is a unit that increases the pressure of the fuel only by an injection pump such as a row injection pump, a distribution injection pump, and an independent injection pump, or a unit injector injection pump.
  • the injection pump is a well-known technology that mechanically drives a drive force of the engine 2 received from a crankshaft, a camshaft, a timing chain, or a timing belt.
  • the mixed fuel supply system 30 of the second embodiment includes a supply pump 6b and a common rail 9b instead of the fuel injection pump 6a and the pipe 9a.
  • the above configuration may be any system that supplies light oil to a conventional diesel engine, and the present invention is not limited to the above configuration.
  • the present invention is a system that makes it possible to supply a mixed fuel of diesel oil and DME by retrofitting the conventional diesel fuel supply system 8 as described above, and shows the mixed fuel supply system 1 shown in FIG.
  • the mixed fuel supply system 30 shown in FIG. 2 includes a fuel injection pump 6a such as a mold injection pump, a distribution injection pump, a stand-alone injection pump, and a unit injector injection pump, and a supply pump used in a pressure accumulation system using a common rail 9b. Only the difference 6b is described, and the mixed fuel supply system 1 of the first embodiment will be described below as an example.
  • a mixed fuel supply system 1 shown in FIG. 1 includes a DME tank (liquefied gas fuel storage tank) 14 for storing DME, and a DME for supplying DME, in addition to the configuration of the light oil supply system 8 of the conventional technology described above.
  • Supply path (liquefied gas fuel supply path) 15 is provided, and the DME supply path 15 is connected to the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a, and the flow rate is adjusted to the DME supply path 15
  • a valve 16 is provided.
  • the flow rate adjusting valve 16 causes the DME supply amount Q DME to be less than 50% of the total supply amount Q fuel of the mixed fuel by weight ratio, preferably about 10%.
  • the mixed fuel that has been adjusted and mixed in the transfer path 7 is transferred to the fuel injection pump 6 a and injected from the injector 5.
  • a CU (control unit) 17 for controlling the discharge flow rate and discharge pressure (feed pressure) of the feed pump 4 and the DME supply amount by the flow rate adjusting valve 16 is provided.
  • the DME tank 14 is a tank for storing DME, and the pressure P1 in the DME tank 14 is maintained at the vapor pressure P0 of DME (approximately 0.62 MPa at room temperature). Since the vapor pressure P0 of DME increases as the temperature increases, it is desirable that the DME tank 14 be disposed in a place where the influence of the temperature of the engine 2 is small.
  • a quick coupling 18, a filling passage 19, and a filling opening / closing valve 20 are provided as a device for filling the DME tank 14 with DME.
  • a pressure sensor 21 for detecting the pressure in the DME tank 14 and a float sensor (liquid level sensor) 22 for detecting the amount of DME stored in the DME tank 14 are provided. 22 are connected to the CU 17 respectively.
  • the DME supply path 15 is a pipe for transferring DME from the DME tank 14 to the transfer path 7.
  • the flow rate adjusting valve 16 is provided on the transfer path 7 side, while the supply opening / closing valve 23 is supplied on the DME tank 14 side.
  • the DME supply path 15 is a pipe connected to the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a, and the light oil is supplied to the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a.
  • the pressure is configured to be lower than the vapor pressure P0 of DME.
  • the supply pressure of the light oil in the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a is easily lower than the vapor pressure P0 of the DME by controlling the feed pressure (discharge pressure) of the feed pump 4. Can be adjusted.
  • the DME vapor pressure is P0
  • the pressure in the DME tank 14 is P1
  • the pressure of the supplied DME is P2
  • the light oil supply pressure in the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a is P3
  • the feed pump When the feed pressure of 4 is P4, the relationship between the pressures can be expressed by the following mathematical formula (1).
  • the feed pressure P4 of the feed pump 4 is 0.3 MPa
  • the supply pressure P3 of the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a is 0.3 MPa + ⁇ (where, 0 ⁇ ⁇ 0.32).
  • the DME in the DME tank 14 flows into the transfer path 7 between the low-pressure feed pump 4 and the fuel injection pump 6a via the DME supply path 15 and is transferred. In line 7 it is mixed with light oil.
  • the DME tank 14 and the DME supply path 15 are provided, and the DME supply path 15 has a lower pressure than the vapor pressure P0 of the DME.
  • the transfer path 7 can be added without adding a pump for pressurizing and transferring DME or a high-pressure tank for mixing light oil and DME. In this, light oil and DME can be easily mixed.
  • the flow rate adjusting valve 16 is an electromagnetic valve controlled by the CU 17 and capable of adjusting the DME supply amount Q DME flowing from the DME supply path 15 to the transfer path 7.
  • the DME supply amount Q DME supplied from the DME supply path 15 to the transfer path 7 by the flow rate adjusting valve 16 is the total amount of the mixed fuel obtained by mixing light oil and DME at a weight ratio in accordance with the operating state of the engine 2. It is adjusted to be about 10% of the supply amount Q fuel .
  • the fuel mixture is injected from the injector 5 by mixing DME, which has a calorific value that is approximately 30% lower than the light oil calorific value, with the diesel fuel.
  • the injection port length of the injector 5 is not increased, the injected mixed fuel can be adjusted to substantially the same output as when the light oil is 100%. Therefore, the environmental performance can be improved in substantially the same manner as when the energy efficiency is 100% of diesel oil.
  • the DME supply amount Q DME is adjusted to about 10% of the total supply amount Q fuel of the mixed fuel by weight ratio.
  • the ratio Will change.
  • the DME supply amount Q DME in that case is less than half of the total supply amount Q fuel of the mixed fuel by weight, and the conventional light oil supply system 8 does not need to be significantly changed. It is a ratio.
  • the CU 17 is based on the operating state of the engine 2, the feed pressure P4 of the feed pump 4, the pressure P1 in the DME tank 14, and the DME filling amount in the DME tank 14, and the injector 5, the fuel injection pump 6a, and the feed pump.
  • 4 is a microcontroller that electrically controls the flow rate adjustment valve 16 and the supply solenoid valve 24.
  • the CU 17 includes discharge control means M1, DME flow rate control means M2, and DME supply stop means M3. *
  • the discharge control means M1 is a means for controlling the discharge flow rate Q OIL and the feed pressure (discharge pressure) P4 of the feed pump 4, and adjusts the light oil discharge flow rate Q OIL according to the operating condition of the engine 2, and This is a means for adjusting the feed pressure P4 to be smaller than the pressure P1 in the DME tank 14.
  • the DME flow rate control means M2 is a means for adjusting the DME supply amount Q DME with the flow rate adjusting valve 16 so that the weight ratio thereof is constant with respect to the total supply amount Q fuel of the mixed fuel.
  • the supply amount Q DME is adjusted to be about 10% of the total supply amount Q fuel of the mixed fuel by weight ratio.
  • This DME flow rate control means M2 adjusts the DME supply amount Q DME based on the light oil discharge flow rate Q OIL adjusted by the discharge control means M1, or the DME supply amount according to the operating condition of the engine 2 Q DME is being adjusted.
  • the DME supply stop means M3 is means for closing the supply electromagnetic valve 24 so as to stop the supply of DME when the DME filling amount of the DME tank 14 detected by the float sensor 22 becomes equal to or less than a predetermined amount. .
  • the discharge control means M1 calculates the light oil discharge flow rate Q OIL according to the operating condition of the engine 2.
  • the pressure P1 in the DME tank 14 detected by the pressure sensor 21 is input.
  • the discharge control means M1 controls the feed pump 4 so that the feed pressure P4 of the feed pump 4 becomes smaller than the pressure P1 in the DME tank 14 and the calculated discharge flow rate Q OIL. To do.
  • the DME flow rate control means M2 controls the flow rate adjustment valve 16 so that the DME supply amount Q DME becomes about 10% of the total supply amount Q fuel of the mixed fuel by weight ratio.
  • the light oil supply pressure P3 in the transfer path 7 between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a is changed to the pressure P1 in the DME tank 14.
  • the DME supply pressure P2 supplied from the DME supply path 15 to the transfer path 7 is smaller, and the DME supply amount Q DME is about 10% of the total supply amount Q fuel of the mixed fuel by weight ratio.
  • DME is supplied from the DME supply path 15 to the transfer path 7, light oil and DME are mixed in the transfer path 7, and the mixed fuel mixed in the transfer path 7 is supplied to the fuel injection pump 6a as it is. . Then, the mixed fuel is supplied from the fuel injection pump 6a to the injector 5 and injected from the injector 5, and this fuel supply method is completed.
  • the feed pressure P4 of the feed pump 4 is made smaller than the pressure P1 in the DME tank 14 without drastically changing the light oil supply system 8 of the prior art, that is, the vapor pressure P0 of the DME.
  • the DME supply amount Q DME By supplying the DME supply amount Q DME to about 10% of the total fuel supply amount Q fuel , the mixed fuel mixed with the liquid fuel and the liquefied gas fuel is supplied to the engine 2. Injectable from the injector 5.
  • the DME supply stop means M3 closes the supply electromagnetic valve 24, and the DME supply amount Q DME becomes zero%. Become. Thereby, even if the DME tank 14 becomes empty, the vehicle can be driven without stopping the engine 2.
  • a method of controlling the feed pressure P4 of the feed pump 4 based on the pressure P1 in the DME tank 14 is used.
  • the feed pressure P4 of the feed pump 4 is previously set to the vapor of DME.
  • a constant value smaller than the pressure P0 may be set so that the supply pressure P3 in the transfer path between the feed pump 4 and the fuel injection pump 6a is always smaller than the vapor pressure P0 of DME.
  • the engine 2 equipped with the above mixed fuel supply system 1 has a high cetane number, does not generate sulfur oxides and soot, and can significantly reduce the amount of nitrogen oxides generated. Environmental performance can be improved by using a mixed fuel mixture.
  • the supply pressure of the liquid fuel is lower than the vapor pressure of the liquefied gas fuel so that the liquefied gas fuel is supplied to the transfer path between the transfer pump and the supply pump.
  • the liquefied gas fuel supply system is connected, and the liquefied gas fuel supply amount is adjusted by the flow rate adjustment valve provided in the liquefied gas fuel supply path.
  • a mixed fuel in which liquid fuel and liquefied gas fuel are mixed can be supplied, so that it can be used for a vehicle equipped with an engine using liquefied gas fuel such as DME.
  • a mixed fuel obtained by mixing liquefied gas fuel and light oil can be supplied to an internal combustion engine that does not have an advanced fuel injection system such as a common rail at low cost.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

 従来技術の軽油用供給システム8の構成に加えて、DMEを貯蔵するDME用タンク(液化ガス燃料用貯蔵槽)14と、DMEを供給するDME用供給路(液化ガス燃料用供給路)15を設け、DME用供給路15を、フィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aとの間の移送路7に接続すると共に、DME用供給路15に、流量調整弁16を備え、その流量調整弁16により、DMEの供給量QDMEを、重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度の割合に調整して、移送路7内で混合した混合燃料を燃料噴射ポンプ6aに移送し、インジェクタ5から噴射するように構成されるので、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を、液体燃料の燃料供給系統及び燃料噴射系統を大幅に変更することなく、そのまま利用して内燃機関に供給することができる。

Description

内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法
 本発明は、軽油などの液体燃料とジメチルエーテル(以下、DMEという)などの液化ガス燃料とを混合した混合燃料を内燃機関に供給する内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法に関する。
 現在、ディーゼルエンジンに使用される軽油などの液体燃料の代替燃料として、ジメチルエーテル(DME)などの液化ガス燃料を用いることが注目されている。DMEは、セタン価が高く、且つ硫黄酸化物や煤を発生せず、窒素酸化物の発生量も大幅に削減できる等、環境負荷が小さい燃料である。このDMEを、ディーゼルエンジンに燃料として適用する場合には、軽油に代えて全燃料の100%をDMEに置き換える場合と、軽油とDMEを混合して利用する場合がある。
 全燃料の100%をDMEに置き換える場合は、DMEが常温で約6気圧(約0.6MPa)の蒸気圧を有することから、燃料供給システムの燃料供給系統を耐圧化したDME専用のものに変更する必要がある。よって、100%DMEに置き換える場合は、DME専用のシステムが必要であることから、従来技術の液体燃料を供給するシステムに対しては、後改造で適用させることは困難である。
 一方、軽油とDMEを混合して利用する場合は、予め混合燃料タンクなどで軽油にDMEを混合させる装置が一般的である(例えば、特許文献1参照)。この装置は、80~99質量%の軽油などの液体燃料と1~20質量%のDMEを混合燃料タンクに貯留している。
 そのような割合で混合した混合燃料の蒸気圧は、DMEを100%とした場合の蒸気圧よりも低くなる。よって、混合燃料タンクを軽度な圧力で加圧するだけで、混合燃料を液化して容易に取り扱うことを可能とする。
 しかし、この装置のように予め混合燃料タンクに軽油とDMEを混合しておく場合では、混合燃料タンクを高圧用のものにする必要があり、その分コストが高くなる問題がある。また、混合燃料の気化を抑制するために、混合燃料タンクに冷却装置や加圧器を備える必要がある。
 さらに重要な問題として、高圧の混合燃料タンクへ軽油を充填する技術が確立されていないという問題がある。上記の装置に関しては軽油とDMEを混合燃料タンクに貯留して、内燃機関に供給することは記載されているが、肝心の軽油とDMEを混合する方法については記載がない。
 軽油とDMEを混合して利用する場合であっても、混合燃料タンクを使用しないで、軽油とDMEの二系統の燃料供給系統と燃料噴射系統を搭載する方法もあるが、システムが二重となり高コストであることや、重量増、及び架装性の悪化といった問題がある。その他、吸気管にDMEを供給する方法も考えられるが、圧縮自己着火し易い燃料であるため、エンジン筒内にて意図しないタイミングで着火する可能性があり、燃焼コントロールが難しい。
特開2011-162589号公報
 本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、従来技術の液体燃料を内燃機関に供給するシステムを大幅に変更することなく、そのまま利用して、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を内燃機関に供給することができる内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法を提供することである。
 上記の課題を解決するための本発明の内燃機関の混合燃料供給システムは、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を使用する内燃機関の混合燃料供給システムにおいて、液体燃料を貯蔵する液体燃料用貯蔵槽と、液体燃料を移送する移送用ポンプと、燃料噴射弁に液体燃料を供給する供給用ポンプとを移送路で接続して構成された液体燃料用供給システムに、液化ガス燃料を貯蔵する液化ガス燃料用貯蔵槽と、液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料用供給路とを設け、該液化ガス燃料用供給路を前記移送用ポンプと前記供給用ポンプとの間の前記移送路に接続すると共に、該液化ガス燃料用供給路に流量調整弁を備え、該流量調整弁により、液化ガス燃料の供給量を重量比で混合燃料の全供給量の半分よりも少ない割合に調整して、前記移送路内で混合した混合燃料を前記供給用ポンプに移送し、前記燃料噴射弁から噴射するように構成される。
 なお、ここでいう供給用ポンプとは、列型噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ、独立型噴射ポンプ、及びユニットインジェクター式噴射ポンプなどの燃料噴射ポンプ、又はコモンレールなどを用いた蓄圧式で用いられるサプライポンプなどのことをいう。
 また、液体燃料用供給システムとは、軽油などの液体燃料を内燃機関に供給するシステムのことであり、周知の技術の液体燃料用供給システムである。
 加えて、移送用ポンプと供給用ポンプの間の移送路は、液体燃料の供給圧力が液化ガス燃料の蒸気圧力よりも低くなるように構成される。例えば、液化ガス燃料としてジメチルエーテル(DME)を用いた場合には、移送用ポンプと供給用ポンプの間の移送路の液体燃料の供給圧は、DMEの常温での蒸気圧の0.62MPa程度よりも低く、例えば、0.3MPa程度になる。この移送用ポンプと供給用ポンプの間であれば、移送用ポンプの吐出圧力を制御することで、容易に移送用ポンプと供給用ポンプの間の移送路の液体燃料の供給圧を液化ガス燃料の蒸気圧よりも低くなるように調節することができる。
 さらに、この液化ガス燃料の供給量は、内燃機関の運転状況によって増減する混合燃料の全供給量に対してその重量比が一定の比率となるように調整されるとことが好ましく、また、そのときの供給量の全供給量に対する比率は重量比で50%よりも少ない割合が好ましい。混合燃料の全供給量に対して、液化ガス燃料の供給量が50%以上の割合となると、液体燃料と液化ガス燃料を混合する高圧タンクや、混合燃料を液化するためのよりシビアな圧力の調整などが必要となり、システムの重量増や高額化の原因となる。
 より詳しくは、例えば、液化ガス燃料としてDMEを利用する場合は、軽油などの液体燃料の発熱量に対して、DMEの発熱量が三割程度低くなるため、DMEの供給量の割合を多くした場合に、同程度の出力を得ようとすると燃料噴射弁の噴射口経を大きくするなどの変更が必要となる。よって、エネルギー効率の面を考慮すると、液化ガス燃料の供給量は、重量比で混合燃料の全供給量の10%程度がより好ましい。
 さらに、液化ガス燃料の供給量が、混合燃料の全供給量に対して大きくなると、混合燃料の蒸気圧が上昇し、混合燃料を液化した状態で供給用ポンプに移送しようとすると、混合燃料を加圧する必要がある。よって、混合燃料の気化を抑制することを考慮すると、液化ガス燃料の供給量は、重量比で混合燃料の全供給量の10%程度がより好ましい。
 上記の構成によれば、液体燃料の供給圧力が液化ガス燃料の蒸気圧力よりも低くなる、そのため、移送用ポンプと供給用ポンプの間の移送路に液化ガス燃料を供給するように液化ガス燃料用供給路を接続するだけで、元々使用していた軽油などの液体燃料を内燃機関に供給する液体燃料用供給システムに、液化ガス燃料を移送するためのポンプや液体燃料と液化ガス燃料を混合するための高圧タンクなどを追加することなく、液体燃料と液化ガス燃料を混合することができる。
 また、流量調整弁で液化ガス燃料の供給量を調整することにより、内燃機関の出力が殆ど低下することなく、且つ、混合燃料の蒸気圧を低く抑えて液化した状態で燃料供給ポンプに供給することができる。
 これにより、従来技術の液体燃料用供給システムを大幅に変更することなく、そのまま利用して、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を内燃機関に供給することができる。
 このシステムは、耐圧化したタンクや液化ガス燃料を加圧するポンプなどを設ける必要がないため、安価に製造することができ、且つ従来技術の液体燃料用供給システムをそのまま利用するため、従来より得られてきた信頼性を損なうことなく後改造が可能となる。
 上記の課題を解決するための本発明の車両は、上記の内燃機関の混合燃料供給システムを搭載した車両であって、液体燃料として軽油を、液化ガス燃料としてジメチルエーテルを用いて構成される。この構成によれば、セタン価が高く、且つ硫黄酸化物や煤を発生せず、窒素酸化物の発生量も大幅に削減できる等環境負荷が小さいジメチルエーテルを軽油と混合した混合燃料を用いることで、環境性能を向上することができる。
 特に本発明は、元々備えてある液体燃料を内燃機関に供給するシステムの大幅な変更を必要としないため、より安価に提供することができ、さらにコモンレール式などの高度な噴射系を搭載していない内燃機関にも適用することができる。
 上記の課題を解決するための本発明の内燃機関の混合燃料供給方法は、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を使用する内燃機関の混合燃料供給方法において、液体燃料を移送する移送用ポンプと燃料噴射弁に液体燃料を供給する供給用ポンプとの間の移送路に、液化ガス燃料用供給路を経由して液化ガス燃料を供給すると共に、前記移送路に供給される液化ガス燃料の供給量を重量比で混合燃料の全供給量の半分よりも少ない割合に調整し、前記移送路内で混合した混合燃料を前記供給用ポンプに移送し、前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする方法である。
 この方法によれば、従来技術の液体燃料用供給システムの大幅な変更なしで、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を、内燃機関に供給することができる。
 本発明によれば、液体燃料の供給圧力が液化ガス燃料の蒸気圧力よりも低くなる、移送用ポンプと供給用ポンプの間の移送路に液化ガス燃料を供給するように、液化ガス燃料用供給路を接続することと、液化ガス燃料用供給路に設けた流量調整弁で液化ガス燃料の供給量を調整することにより、従来技術の液体燃料用供給システムを大幅に変更せずそのまま利用して、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を供給することができる。
図1は、本発明に係る第一の実施の形態の内燃機関の混合燃料供給システムを示す概略図である。 図2は、本発明に係る第二の実施の形態の内燃機関の混合燃料供給システムを示す概略図である。
 以下、本発明に係る内燃機関の混合燃料供給システム、内燃機関、及び内燃機関の燃料供給方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態では、液体燃料の軽油と、液化ガス燃料のジメチルエーテル(以下、DMEとする)を混合した混合燃料を供給するシステムについて説明するが、例えば、液化ガス燃料として液化石油ガス(LPG)、液化天然ガス(LNG)、液化ブタンガス(LBG)、及び液化水素燃料などを適用することもできる。また、DMEを貯蔵するタンクを一本搭載した車両について説明するが、本発明は二本以上のタンクを搭載したものにも適用することができる。また、内燃機関として、直列四気筒のディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明は気筒数や配列については限定されない。
 まず、本発明に係る第一の実施の形態の内燃機関の混合燃料供給システム及び第二の実施の形態の内燃機関の混合燃料供給システムについて、図1及び図2を参照しながら説明する。この混合燃料供給システム1及び30は、エンジン(内燃機関)2に液体燃料である軽油に、液化ガス燃料であるDME(ジメチルエーテル)を混合した混合燃料を供給するシステムである。
 この第一の実施の形態の混合燃料供給システム1は、図1に示すように、軽油を貯蔵する軽油用タンク(液体燃料用貯蔵槽)3、軽油を移送するフィードポンプ(移送用ポンプ)4、及びインジェクタ(燃料噴射弁)5に燃料を供給する燃料噴射ポンプ(供給用ポンプ)6aを移送路7で接続して構成された軽油用供給システム(液体燃料用供給システム)8を備える。
 この軽油用供給システム8は、軽油を軽油用タンク3からフィードポンプ4により燃料噴射ポンプ6aに供給し、燃料噴射ポンプ6aから配管9aを介して各インジェクタ5に送るように構成される。また、移送路7には、軽油内の不純物を除去するフィルタ10と、軽油の逆流を防ぐチェックバルブ(逆止弁)11が設けられている。加えて、インジェクタ5と燃料噴射ポンプ6aで残った燃料を軽油用タンク3に戻す戻り流路12と、その戻り流路12にチェックバルブ13を備える。
 この軽油用供給システム8に設けられた燃料噴射ポンプ6aは、列型噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ、及び独立型噴射ポンプなどの噴射ポンプのみで燃料を高圧化するものや、ユニットインジェクター式噴射ポンプなどのインジェクタごとに加圧機構をもつものを含み、エンジン2の駆動力をクランクシャフト、カムシャフト、タイミングチェーン、あるいはタイミングベルトから受け取って機械的に駆動する周知の技術の噴射ポンプである。
 一方、第二の実施の形態の混合燃料供給システム30は、図2に示すように、燃料噴射ポンプ6aと配管9aに代えて、サプライポンプ6bとコモンレール9bを備えて構成される。
 上記の構成は、従来技術のディーゼルエンジンに軽油を供給するシステムであればよく、本発明は、上記の構成に限定されるものではない。
 なお、本発明は、上記のような従来技術の軽油用供給システム8を後改造して、軽油とDMEの混合燃料を供給可能にするシステムであり、図1に示す混合燃料供給システム1と図2に示す混合燃料供給システム30は、型噴射ポンプ、分配型噴射ポンプ、独立型噴射ポンプ、及びユニットインジェクター式噴射ポンプなどの燃料噴射ポンプ6aと、コモンレール9bを用いた蓄圧式で用いられるサプライポンプ6bという違いのみであり、以下では第一の実施の形態の混合燃料供給システム1を例に説明する。
 図1に示す混合燃料供給システム1は、上記の従来技術の軽油用供給システム8の構成に加えて、DMEを貯蔵するDME用タンク(液化ガス燃料用貯蔵槽)14と、DMEを供給するDME用供給路(液化ガス燃料用供給路)15を設け、DME用供給路15を、フィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aの間の移送路7に接続すると共に、DME用供給路15に、流量調整弁16を備えて構成される。
 そして、この混合燃料供給システム1は、流量調整弁16により、DMEの供給量QDMEを、重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの50%よりも少ない割合に、好ましくは10%程度に調整して、移送路7内で混合した混合燃料を燃料噴射ポンプ6aに移送し、インジェクタ5から噴射するように構成される。
 加えて、フィードポンプ4の吐出流量及び吐出圧力(フィード圧)と、流量調整弁16によるDMEの供給量を制御するCU(コントロールユニット;制御装置)17を備えて構成される。
 DME用タンク14は、DMEを貯蔵するタンクであり、このDME用タンク14内の圧力P1はDMEの蒸気圧P0(常温で約0.62MPa)に保持される。DMEの蒸気圧P0は温度が高くなると大きくなるため、このDME用タンク14は、エンジン2の温度の影響が少ない所に配置されることが望ましい。
 また、このDME用タンク14にDMEを充填する装置として、クイックカップリング18、充填路19、及び充填用開閉バルブ20を備える。加えて、このDME用タンク14内の圧力を検知する圧力センサ21とDME用タンク14のDMEの貯蔵量を検知するフロートセンサ(液面レベルセンサ)22を備え、それらの圧力センサ21とフロートセンサ22はそれぞれCU17に接続されている。
 DME用供給路15は、DME用タンク14から移送路7にDMEを移送する配管であり、移送路7側に流量調整弁16を、一方、DME用タンク14側に供給用開閉弁23、供給用電磁弁24、及びフィルタ25を備える。
 このDME用供給路15は、フィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aの間の移送路7に接続される配管であり、そのフィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aとの間の移送路7の軽油の供給圧が、DMEの蒸気圧P0よりも低くなるように構成される。このフィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aとの間の移送路7の軽油の供給圧は、フィードポンプ4のフィード圧(吐出圧力)を制御することで、容易にDMEの蒸気圧P0よりも低くなるように調節することができる。
 ここで、この混合燃料供給システム1の圧力の関係について説明する。DMEの蒸気圧をP0、DME用タンク14内の圧力をP1、供給されるDMEの圧力をP2、フィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aの間の移送路7の軽油の供給圧をP3、フィードポンプ4のフィード圧をP4とすると、各圧力の関係は以下の数式(1)で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 例えば、DMEの蒸気圧を0.62MPaとすると、フィードポンプ4のフィード圧P4が0.3MPa、フィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aの間の移送路7の供給圧P3が0.3MPa+α(但し、0<α<0.32)となる。
 このような圧力関係とすることで、DME用タンク14内のDMEは、DME用供給路15を介して、圧力の低いフィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aとの間の移送路7に流れ込み、移送路7内で軽油と混合される。
 上記のように、従来技術の軽油用供給システム8に加えて、DME用タンク14とDME用供給路15を備え、DME用供給路15を、DMEの蒸気圧P0よりも圧力の低くなるフィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aの間の移送路7に接続することで、DMEを加圧して移送するためのポンプや、軽油とDMEを混合するための高圧タンクなどを追加することなく、移送路7内で、軽油とDMEを容易に混合することができる。
 流量調整弁16は、CU17により制御され、DME用供給路15から移送路7に流れるDMEの供給量QDMEを調整することが可能な電磁弁である。この流量調整弁16により、DME用供給路15から移送路7に供給されるDMEの供給量QDMEは、エンジン2の運転状況に合わせて、重量比で軽油とDMEを混合した混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度になるように調整される。
 DMEの供給量QDMEを混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度にすると、軽油の発熱量に対して、三割程度低い発熱量のDMEを軽油と混合した混合燃料をインジェクタ5から噴射する場合に、インジェクタ5の噴射口経を大きくしなくとも、噴射された混合燃料は軽油を100%としたときの出力と略同じ出力に調整可能となる。よって、エネルギー効率を軽油を100%とした場合と略同様にして、環境性能を向上することができる。
 これにより、従来技術の軽油用供給システム8の出力を考慮した変更と、混合燃料の蒸気圧を考慮した変更を行うことなく、そのまま使用することができ、比較的安価なシステムを提供することができる。
 なお、この実施の形態では、DMEの供給量QDMEを重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度に調整したが、従来技術の軽油用供給システム8の構成によっては、その割合は変わる。しかし、その場合のDMEの供給量QDMEは、重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの半分よりも少ない割合で、且つ従来技術の軽油用供給システム8に大幅な変更が必要ないような割合である。
 CU17は、エンジン2の運転状況、フィードポンプ4のフィード圧P4、DME用タンク14内の圧力P1、及びDME用タンク14のDMEの充填量に基づいて、インジェクタ5、燃料噴射ポンプ6a、フィードポンプ4、流量調整弁16、及び供給用電磁弁24を電気的に制御するマイクロコントローラである。また、このCU17は、吐出制御手段M1と、DME流量制御手段M2と、DME供給停止手段M3を備えて構成される。   
 吐出制御手段M1は、フィードポンプ4の吐出流量QOILとフィード圧(吐出圧力)P4を制御する手段であり、エンジン2の運転状況に応じて、軽油の吐出流量QOILを調節し、且つそのときのフィード圧P4がDME用タンク14内の圧力P1よりも小さくなるように調節する手段である。
 DME流量制御手段M2は、流量調整弁16により、DMEの供給量QDMEを混合燃料の全供給量Qfuelに対してその重量比が一定の比率となるように調整する手段であり、且つDMEの供給量QDMEが重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度になるように調整する手段である。
 このDME流量制御手段M2は、吐出制御手段M1で調節された軽油の吐出流量QOILに基づいて、DMEの供給量QDMEを調整する、あるいはエンジン2の運転状況に応じて、DMEの供給量QDMEを調整している。
 DME供給停止手段M3は、フロートセンサ22が検知したDME用タンク14のDMEの充填量が予め定めた量以下になったら、DMEの供給を止めるように、供給用電磁弁24を閉じる手段である。
 次に、この実施の形態のエンジン2の混合燃料供給方法について、説明する。DME用タンク14に十分にDMEが充填されている場合は、まず、吐出制御手段M1が、エンジン2の運転状況に応じた軽油の吐出流量QOILを算出する。次に、圧力センサ21で検知されたDME用タンク14内の圧力P1が入力される。
 次に、吐出制御手段M1が、フィードポンプ4のフィード圧P4がDME用タンク14内の圧力P1よりも小さくなるように、且つ算出された吐出流量QOILになるように、フィードポンプ4を制御する。
 次に、DME流量制御手段M2が、DMEの供給量QDMEを重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度になるように、流量調整弁16を制御する。
 フィードポンプ4が制御され、且つ流量調整弁16が制御されると、フィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aとの間の移送路7の軽油の供給圧P3が、DME用タンク14内の圧力P1とDME用供給路15から移送路7に供給されるDMEの供給圧力P2よりも小さくなり、且つDMEの供給量QDMEが重量比で混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度になる。
 よって、DME用供給路15から移送路7にDMEが供給され、移送路7内で軽油とDMEが混合され、その移送路7内で混合された混合燃料はそのまま燃料噴射ポンプ6aに供給される。そして、混合燃料は燃料噴射ポンプ6aからインジェクタ5に供給され、インジェクタ5から噴射され、この燃料供給方法は完了する。
 この方法によれば、従来技術の軽油用供給システム8の大幅な変更なしで、フィードポンプ4のフィード圧P4をDME用タンク14内の圧力P1よりも小さくする、つまりDMEの蒸気圧P0よりも小さくする制御と、DMEの供給量QDMEを混合燃料の全供給量Qfuelの10%程度にする制御を行うことで、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を、エンジン2に供給し、インジェクタ5から噴射することができる。
 一方、上記の燃料供給方法の途中などで、DME用タンク14のDMEの充填量が少なくなると、DME供給停止手段M3が供給用電磁弁24を閉じて、DMEの供給量QDMEがゼロ%となる。これにより、DME用タンク14が空になったとしても、エンジン2を止めること無く、車両を走行させることができる。
 なお、上記の混合燃料供給方法では、フィードポンプ4のフィード圧P4をDME用タンク14内の圧力P1に基づいて制御する方法を用いたが、予めフィードポンプ4のフィード圧P4を、DMEの蒸気圧P0よりも小さい一定値に設定し、常にフィードポンプ4と燃料噴射ポンプ6aとの間の移送路の供給圧P3がDMEの蒸気圧P0よりも小さくなるように設定してもよい。
 上記の混合燃料供給システム1を搭載したエンジン2は、セタン価が高く、且つ硫黄酸化物や煤を発生せず、窒素酸化物の発生量も大幅に削減できる等環境負荷が小さいDMEと軽油を混合した混合燃料を用いることで、環境性能を向上することができる。
 特に、従来技術の軽油用供給システム8の大幅な変更を必要としないため、より安価に提供することができ、さらにコモンレール式などの高度な噴射系を搭載していないエンジン2に、従来より得られてきた信頼性を損なうことなく後改造で搭載することができる。
 本発明の内燃機関の混合燃料供給システムは、液体燃料の供給圧力が液化ガス燃料の蒸気圧力よりも低くなる、移送用ポンプと供給用ポンプの間の移送路に液化ガス燃料を供給するように、液化ガス燃料用供給路を接続することと、液化ガス燃料用供給路に設けた流量調整弁で液化ガス燃料の供給量を調整することにより、従来技術の液体燃料用供給システムを大幅に変更せずそのまま利用して、液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を供給することができるので、DMEなどの液化ガス燃料を用いるエンジンを搭載した車両に利用することができる。特に、コモンレールなどの高度な燃料噴射系統を備えていない内燃機関に安価で液化ガス燃料と軽油を混合した混合燃料を供給することができる。
1、30 混合燃料供給システム
2 エンジン(内燃機関)
3 軽油用タンク(液体燃料用貯蔵槽)
4 フィードポンプ(移送用ポンプ)
5 インジェクタ(燃料噴射弁)
6a 燃料噴射ポンプ(供給用ポンプ)
6b サプライポンプ(供給用ポンプ)
7 移送路
8 軽油用供給システム(液体燃料用供給システム)
14 DME用タンク(液化ガス燃料用貯蔵槽)
15 DME用供給路(液化ガス燃料用供給路)
16 流量調整弁
17 CU(制御装置)
21 圧力センサ
22 フロートセンサ
M1 吐出制御手段
M2 DME流量制御手段
M3 DME供給停止手段

Claims (3)

  1.  液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を使用する内燃機関の混合燃料供給システムにおいて、
     液体燃料を貯蔵する液体燃料用貯蔵槽と、液体燃料を移送する移送用ポンプと、燃料噴射弁に液体燃料を供給する供給用ポンプとを移送路で接続して構成された液体燃料用供給システムに、液化ガス燃料を貯蔵する液化ガス燃料用貯蔵槽と、液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料用供給路とを設け、該液化ガス燃料用供給路を前記移送用ポンプと前記供給用ポンプとの間の前記移送路に接続すると共に、該液化ガス燃料用供給路に流量調整弁を備え、
     該流量調整弁により、液化ガス燃料の供給量を重量比で混合燃料の全供給量の半分よりも少ない割合に調整して、前記移送路内で混合した混合燃料を前記供給用ポンプに移送し、前記燃料噴射弁から噴射するように構成されることを特徴とする内燃機関の混合燃料供給システム。
  2.  請求項1に記載の内燃機関の混合燃料供給システムを搭載した車両であって、液体燃料として軽油を、液化ガス燃料としてジメチルエーテルを用いることを特徴とする車両。
  3.  液体燃料と液化ガス燃料を混合した混合燃料を使用する内燃機関の混合燃料供給方法において、
     液体燃料を移送する移送用ポンプと燃料噴射弁に液体燃料を供給する供給用ポンプとの間の移送路に、液化ガス燃料用供給路を経由して液化ガス燃料を供給すると共に、
     前記移送路に供給される液化ガス燃料の供給量を重量比で混合燃料の全供給量の半分よりも少ない割合に調整し、
     前記移送路内で混合した混合燃料を前記供給用ポンプに移送し、前記燃料噴射弁から噴射することを特徴とする内燃機関の混合燃料供給方法。
PCT/JP2014/063805 2013-06-10 2014-05-26 内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法 WO2014199805A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/891,978 US20160097349A1 (en) 2013-06-10 2014-05-26 Mixed fuel supply system for internal combustion engine, vehicle, and mixed fuel supply method for internal combustion engine
EP14810326.0A EP3009654A4 (en) 2013-06-10 2014-05-26 Mixed fuel supply system for internal combustion engine, vehicle, and mixed fuel supply method for internal combustion engine
CN201480024387.2A CN105190012A (zh) 2013-06-10 2014-05-26 内燃机的混合燃料供给系统、车辆以及内燃机的混合燃料供给方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-121766 2013-06-10
JP2013121766A JP2014238071A (ja) 2013-06-10 2013-06-10 内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014199805A1 true WO2014199805A1 (ja) 2014-12-18

Family

ID=52022104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/063805 WO2014199805A1 (ja) 2013-06-10 2014-05-26 内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160097349A1 (ja)
EP (1) EP3009654A4 (ja)
JP (1) JP2014238071A (ja)
CN (1) CN105190012A (ja)
WO (1) WO2014199805A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6350445B2 (ja) * 2015-08-17 2018-07-04 株式会社デンソー 燃料供給システム
DE102015215939B4 (de) * 2015-08-20 2021-02-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Erzeugen einer Brennstoffzusammensetzung und zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2018166603A1 (en) * 2017-03-16 2018-09-20 Volvo Truck Corporation A fuel system for an internal combustion engine
DE102017208176A1 (de) * 2017-05-15 2018-11-15 Man Diesel & Turbo Se Verfahren zum Betreiben eines Dual-Fuel-Motors sowie Dual-Fuel-Motor
CN114198214B (zh) * 2021-12-15 2024-05-10 北油电控燃油喷射系统(天津)有限公司 交互式助燃型双燃料内燃机喷射系统控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11303651A (ja) * 1998-04-23 1999-11-02 Hitachi Ltd 燃料供給装置
JP4072613B2 (ja) * 2001-01-31 2008-04-09 株式会社エス・アンド・エスホールディングス ディーゼル・エンジンシステム
JP2008274905A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Toyota Motor Corp 多種燃料内燃機関の燃焼制御装置
JP2009121369A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Yanmar Co Ltd 燃料供給装置及び燃料供給方法
JP2011162589A (ja) 2010-02-05 2011-08-25 Kyushu Institute Of Technology 燃料、バーナー装置および熱機関

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6598584B2 (en) * 2001-02-23 2003-07-29 Clean Air Partners, Inc. Gas-fueled, compression ignition engine with maximized pilot ignition intensity
JP2002357139A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Fuji Heavy Ind Ltd 圧縮着火式エンジン
AT500739A3 (de) * 2005-11-24 2006-10-15 Avl List Gmbh Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
CA2538980C (en) * 2006-03-10 2008-09-23 Westport Research Inc. Method and apparatus for operating a dual fuel internal combustion engine
US7647899B2 (en) * 2006-03-17 2010-01-19 Ford Global Technologies, Llc Apparatus with mixed fuel separator and method of separating a mixed fuel
US8141356B2 (en) * 2008-01-16 2012-03-27 Ford Global Technologies, Llc Ethanol separation using air from turbo compressor
DE102008043930A1 (de) * 2008-11-20 2010-06-02 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
CA2758737A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-28 Dgc Industries Pty Ltd A dual fuel supply system for an indirect-injection system of a diesel engine
US8844497B2 (en) * 2009-07-03 2014-09-30 Volvo Technology Corporation Method of operating a dual fuel combustion engine of the diesel-type and a dual fuel combustion engine of the diesel-type operable according to such method
MX2012012213A (es) * 2010-04-20 2013-01-29 Dgc Ind Pty Ltd Un sistema de suministro de doble combustible para un sistema de inyección directa de un motor diesel con mezclado a bordo.
WO2013176584A2 (ru) * 2012-05-24 2013-11-28 Закрытое Акционерное Общество "Ифохим" Альтернативное универсальное топливо и способ его получения

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11303651A (ja) * 1998-04-23 1999-11-02 Hitachi Ltd 燃料供給装置
JP4072613B2 (ja) * 2001-01-31 2008-04-09 株式会社エス・アンド・エスホールディングス ディーゼル・エンジンシステム
JP2008274905A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Toyota Motor Corp 多種燃料内燃機関の燃焼制御装置
JP2009121369A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Yanmar Co Ltd 燃料供給装置及び燃料供給方法
JP2011162589A (ja) 2010-02-05 2011-08-25 Kyushu Institute Of Technology 燃料、バーナー装置および熱機関

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3009654A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3009654A1 (en) 2016-04-20
US20160097349A1 (en) 2016-04-07
JP2014238071A (ja) 2014-12-18
EP3009654A4 (en) 2017-01-11
CN105190012A (zh) 2015-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102092326B1 (ko) 선박
RU2638491C2 (ru) Топливная система для двигателя на газообразном топливе и способ регулировки давления газообразного топлива
US9624871B2 (en) Method and apparatus for supplying a gaseous fuel to an internal combustion engine
WO2014199805A1 (ja) 内燃機関の混合燃料供給システム、車両、及び内燃機関の混合燃料供給方法
US7640913B2 (en) Single nozzle injection of gasoline and anti-knock fuel
US7913673B2 (en) Method and apparatus for controlling liquid fuel delivery during transition between modes in a multimode engine
KR102100435B1 (ko) 선박
CN102076938B (zh) 用于发动机的气体燃料喷射系统
DK177476B1 (en) An internal combustion engine with variable fuel injection profile
RU2717784C2 (ru) Способ управления двигателем с системой двойного впрыска топлива (варианты)
US9145859B2 (en) Fuel system for injection of a fuel mixture in a combustion engine
JP6577040B2 (ja) 内燃機関用の噴射装置
US9175650B2 (en) High-pressure fuel pump for an internal combustion engine with direct injection
RU2638115C2 (ru) Способ регулирования давления газообразного топлива в двигателе
CN101526047B (zh) 一种液化天然气汽车发动机燃料供给工艺
US10393070B2 (en) Method and systems for gaseous and liquid propane injection
DK177623B1 (en) An internal combustion engine with variable fuel gas injection pressure and duration
EP2009277B1 (en) An internal combustion engine system, and a method in such an engine system
CN105569850A (zh) 将液化石油气供应至燃料直接喷射发动机的方法和系统
KR20120103833A (ko) 직접분사 엘피아이 시스템 및 그의 제어방법
KR20120090209A (ko) 가솔린 및 엘피지 겸용 차량의 연료공급 제어장치 및 제어방법
EP3168445A1 (en) Dual fuel system for powering combustion engines
EP3032086A1 (en) Fuel injection arrangement
JP2009209717A (ja) 燃料噴射弁
JP2011111994A (ja) 燃料供給装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480024387.2

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14810326

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14891978

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014810326

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE