WO2015122418A1 - マルチフューエルエンジンおよびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
DDFエンジンは、このディーゼルエンジンの原理をそのまま活用することで高熱効力を保持するとともに、高トルクを発生することができるので、高負荷で走行する自動車の長距離走行に向いているのである。併せて、ガス燃料タンクと軽油タンクの両方を装備することとなるので、天然ガス専焼車の概ね2倍の航続距離を確保することができる。
従って、DDFエンジンは、例えば、エンジン回転数が1,000rpm未満までは軽油のみが噴射され、天然ガスは1,000rpm以上となると少量ずつ噴射され、最高回転時を最大となるように、エンジン回転数に合わせて噴射量(供給量)が増量される制御が行われている。その為、アイドリング運転や軽負荷で低回転領域での走行を長時間続けると、軽油燃焼による有害排気物質、特にPMやNOXなどの抑制が困難であり、PM捕集フィルターであるDPF(Diesel Particulate Filter)付きの自動車の場合であると、数十分ごとにエンジン停止を行い、DPF内でPMが焼却されるまでエンジン始動が出来ないことがある。このロスタイムによって、DPFを搭載した自動車を運送、配達などの業務に採用する場合は、大きな支障を与えることがあった。これでは、ディーゼルエンジンの問題点を十分に解決できたとはいえない。
また、触媒やDPFを含めて新車時には新品で一定の効果をもたらすものであっても、使用過程において性能が劣化、すなわち経年劣化が発生する。自動車は、新型自動車として認証を受ける際にはその時々に規制されているモード試験を実施する。しかし、以後の定期的な法定車検の際には、簡易排ガス測定を行うのみであり、モード試験を実施することはない。その為、DPFや触媒の性能劣化に気付かれず、規制値を超す有害排気物質を大気に放出している可能性もある。
前記低圧縮シリンダー群は、第1ガス燃料が供給され、前記第1ガス燃料が点火プラグの点火で燃焼するガス専焼式シリンダーで構成され、
前記高圧縮シリンダー群は、前記低圧縮シリンダー群よりも圧縮比が高く、第2ガス燃料および軽油が供給され、前記燃焼室の圧縮熱着火で、前記第2ガス燃料を前記軽油とともに燃焼する二元燃料燃焼式シリンダーで構成され、
始動を含む低回転領域では、前記低圧縮シリンダー群における燃焼のみを行い、高回転領域では、少なくとも前記高圧縮シリンダー群における燃焼を行うことを特徴とする。
実施形態に係るマルチフューエルエンジンについて説明する。図1は、実施形態に係るマルチフューエルエンジンの構成を示す図である。図2は、低圧縮シリンダーの構成を示す図である。図3は、高圧縮シリンダーの構成を示す図である。なお、本実施形態では、マルチフューエルエンジンを自動車に搭載する場合について説明するが、鉄道車両、船舶や発電機用のエンジンとして使用することもできる。
具体的には、ECU8は、エンジン回転数nが1200rpm未満か否かを判定するとともに(ステップST14)、エンジン回転数nが1200rpm以上となってからの経過時間T1が所定時間(たとえば、0~3秒から選ばれる。ここでは、2秒)に達したか否かを判定する(ST20)。つまり、ECU8は、運転者がシフトレバーによりレンジを自動車が前進あるいは後進可能な走行レンジ、例えばDレンジあるいはRレンジに位置させ、マルチフューエルエンジン1のエンジン出力が図示しない動力伝達経路を介して車輪に伝達できる状態で、取得されたエンジン回転数nが高回転領域となったか否かを判定する。なお、ECU8は、マルチフェーエルエンジン1の水温が所定温度、例えば40℃以上にならなければ、シフトレンジがパーキングレンジあるいはニュートラルレンジから走行レンジに切り替えられても、モード移行を無視あるいは禁止するように構成してもよい。
なお、ECU8は、ステップST25による現在の運転モードの判定のために、第1運転モード実行時にオン(またはオフ)となり、第2または第3運転モード実行時にリセットされるように構成された図示しないフラグ・メモリを具備し、ステップST25ではこのメモリのフラグの状態を判別するように構成される。
一方、ECU8は、ステップST14でエンジン回転数nが1200rpm以上であり、かつ、ステップST20でエンジン回転数が1200rpm以上となってからの経過時間T1が2秒に達した場合には、エンジン負荷が所定負荷1以上になったと判断し、低圧縮シリンダー群LSGおよび高圧縮シリンダー群HSGの全てにおける燃焼を行う第3運転モードを実行する(ステップST19)するように構成される。
この他の実施形態においては、ECU8は、所定負荷1以上、すなわち、エンジン回転数が1200rpm以上となった状態で、経過時間T1が2秒に達したと判定すると、負荷が所定負荷1よりも重い所定負荷2以上であるか否かを判定する(図4のステップST16)ことなく、低圧縮シリンダー群LSGおよび高圧縮シリンダー群HSGの全てにおける燃焼を行う第3運転モードを実行する(ステップST19)ため、マルチフューエルエンジン1の制御様式がシンプルなものとなり、ECU8の内蔵プログラムや周辺センサ類の構成の複雑化を避けることができ、しかも高環境性能かつ高性能のエンジンを達成することができる。特に、所定負荷1以上、すなわち、負荷運転時は第3運転モードとなって、休止気筒が発生しない分、エンジン負荷として有利となる。
2 エンジン本体
21 第1バンク
22 第2バンク
23L,23H 燃焼室
24 シリンダーヘッド
25L,25H ピストンヘッド
26L,26H 吸気ポート
3 第1ガスインジェクタユニット
3a ガスインジェクタ
4 第2ガスインジェクタユニット
4a ガスインジェクタ
5 軽油インジェクタユニット
5a 軽油インジェクタ
6 ガス燃料タンク
7 軽油タンク
8 ECU
9 点火プラグ
10L 第1ガス燃料ライン
10H 第2ガス燃料ライン
11L 第1ソレノイドバルブ
11H 第2ソレノイドバルブ
12L 第1レギュレータ
12H 第2レギュレータ
13 軽油ライン
14 燃料ポンプ
15 軽油レギュレータ
S1~S8 シリンダー
LS 低圧縮シリンダー
LSG 低圧縮シリンダー群
HS 高圧縮シリンダー
HSG 高圧縮シリンダー群
Claims (5)
- 低圧縮シリンダー群と高圧縮シリンダー群とを有するマルチフューエルエンジンであって、
前記低圧縮シリンダー群は、第1ガス燃料が供給され、前記第1ガス燃料が点火プラグの点火で燃焼するガス専焼式シリンダーで構成され、
前記高圧縮シリンダー群は、前記低圧縮シリンダー群よりも圧縮比が高く、第2ガス燃料および軽油が供給され、前記燃焼室の圧縮熱着火で、前記第2ガス燃料を前記軽油とともに燃焼する二元燃料燃焼式シリンダーで構成され、
始動を含む低回転領域では、前記低圧縮シリンダー群における燃焼のみを行い、高回転領域では、少なくとも前記高圧縮シリンダー群における燃焼を行うことを特徴とするマルチフューエルエンジン。 - 前記低圧縮シリンダー群および前記高圧縮シリンダー群の燃焼を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記エンジン回転数が第1所定回転数未満では、前記低圧縮シリンダー群のみに燃焼を行わせる第1運転モードを実行し、
前記エンジン回転数が前記第1所定回転数以上で前記第1所定回転数よりも高い第2所定回転数未満では、前記高圧縮シリンダー群のみに燃焼を行わせる第2運転モードを実行し、
前記エンジン回転数が前記第2所定回転数以上では、前記低圧縮シリンダー群および前記高圧縮シリンダー群に燃焼を行わせる第3運転モードを実行する請求項1に記載のマルチフューエルエンジン。 - 前記低圧縮シリンダー群および前記高圧縮シリンダー群の燃焼を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記エンジン回転数が所定回転数未満では、前記低圧縮シリンダー群のみに燃焼を行わせる第1運転モードを実行し、
前記エンジン回転数が前記所定回転数以上では、前記低圧縮シリンダー群および前記高圧縮シリンダー群に燃焼を行わせる運転モードを実行する請求項1に記載のマルチフューエルエンジン。 - 前記第1ガス燃料および前記第2ガス燃料は同一ガス燃料である請求項1から3の何れかに記載のマルチフューエルエンジン。
- 低圧縮シリンダー群と高圧縮シリンダー群とを有するマルチフューエルエンジンの制御方法であって、
前記低圧縮シリンダー群は、第1ガス燃料が供給され、前記第1ガス燃料が点火プラグの点火で燃焼するガス専焼式シリンダーで構成され、
前記高圧縮シリンダー群は、前記低圧縮シリンダー群よりも圧縮比が高く、第2ガス燃料および軽油が供給され、前記燃焼室の圧縮熱着火で、前記第2ガス燃料を前記軽油とともに燃焼する二元燃料燃焼式シリンダーで構成され、
始動を含む低回転領域では、前記低圧縮シリンダー群における燃焼のみを行い、高回転領域では、少なくとも前記高圧縮シリンダー群における燃焼を行うことを特徴とするマルチフューエルエンジンの制御方法。
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