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JP2011252411A - Diesel engine and method of controlling the same - Google Patents

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JP2011252411A JP2010125671A JP2010125671A JP2011252411A JP 2011252411 A JP2011252411 A JP 2011252411A JP 2010125671 A JP2010125671 A JP 2010125671A JP 2010125671 A JP2010125671 A JP 2010125671A JP 2011252411 A JP2011252411 A JP 2011252411A
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ignition
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

【課題】二酸化炭素の排出量を抑制しつつ確実な着火が可能なディーゼル機関を提供する。
【解決手段】ディーゼル機関1は、シリンダ室CC内にガス燃料を噴射する第一のガス燃料噴射弁50と、シリンダ室CCと連通する着火室80と、着火室80に着火用燃料を噴射するパイロット弁60と、着火室80にガス燃料を噴射する第二のガス燃料噴射弁70と、を備える。
【選択図】図1
A diesel engine capable of reliably igniting while suppressing carbon dioxide emission is provided.
A diesel engine includes a first gas fuel injection valve that injects gas fuel into a cylinder chamber, an ignition chamber that communicates with the cylinder chamber, and an ignition fuel that is injected into the ignition chamber. A pilot valve 60 and a second gas fuel injection valve 70 that injects gas fuel into the ignition chamber 80 are provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ディーゼル機関及びディーゼル機関制御方法に関する。   The present invention relates to a diesel engine and a diesel engine control method.

地球温暖化防止に寄与するため、起動性が良好で熱効率の高いディーゼル機関が多くの分野で広く使用されている。かかるディーゼル機関においては、燃料を重油燃料からガス燃料に変更することによって、燃料組成の違いによって二酸化炭素の排出量を約20%も削減している。   In order to contribute to the prevention of global warming, diesel engines with good startability and high thermal efficiency are widely used in many fields. In such a diesel engine, the amount of carbon dioxide emission is reduced by about 20% due to the difference in fuel composition by changing the fuel from heavy oil fuel to gas fuel.

ここで、ガス燃料を使用するディーゼル機関においては、燃焼過程で未燃の炭化水素(HC)が生じるという問題がある。かかる問題は、ガス燃料がピストンの吸気工程においてシリンダ内に取り込まれてシリンダ内の空気と混合され、取り込まれたガス燃料が圧縮されることによって着火するため、温度が上昇しにくいシリンダの側壁近傍のガス燃料が未燃となりやすいことに起因する。   Here, in the diesel engine using gas fuel, there exists a problem that unburned hydrocarbon (HC) arises in a combustion process. Such a problem is that the gas fuel is taken into the cylinder in the piston intake process and mixed with the air in the cylinder, and the taken gas fuel is ignited by being compressed, so that the temperature hardly rises near the side wall of the cylinder. This is due to the fact that the gas fuel is likely to be unburned.

未燃のHCの排出量を削減することが可能なディーゼル機関として、ガス・インジェクション・ディーゼル機関(GIDE:Gas Injection Diesel Engine)が知られている(特許文献1参照)。
GIDEにおいては、ピストン吸気工程において空気がシリンダ内に取り込まれ、ピストン上死点付近まで空気を圧縮し、続いて、高圧のガス燃料をシリンダ内に噴射することによって、ガス燃料の燃焼効率を高め、未燃のHCの発生を防いでいる。
A gas injection diesel engine (GIDE) is known as a diesel engine capable of reducing the amount of unburned HC emissions (see Patent Document 1).
In GIDE, air is taken into the cylinder in the piston intake process, the air is compressed to the vicinity of the top dead center of the piston, and then high-pressure gas fuel is injected into the cylinder to increase the combustion efficiency of the gas fuel. This prevents the generation of unburned HC.

特開2005−147046号公報JP 2005-147046 A

ガス燃料は自然着火温度が高く、GIDEにおいて安定した着火を実現することは困難であるため、点火用のグロープラグ等の外部熱源を用いたり、軽油、重油等の着火用燃料をシリンダ内に導入したりすることによって、着火の確実性を高める工夫がなされている。
しかし、外部熱源を用いる場合には、外部熱源に電力を供給する外部電源が必要となるとともに、これらの制御が必要となるため、システムが複雑になってしまう。また、軽油、重油等の着火用燃料をシリンダ内に導入する場合には、着火用燃料の使用量に応じて二酸化炭素の排出量が増えてしまう。
Gas fuel has a high natural ignition temperature, and it is difficult to achieve stable ignition in GIDE. Use an external heat source such as a glow plug for ignition, or introduce ignition fuel such as light oil or heavy oil into the cylinder. In order to improve the certainty of ignition, a technique has been devised.
However, when an external heat source is used, an external power source that supplies electric power to the external heat source is required, and these controls are required, which complicates the system. In addition, when an ignition fuel such as light oil or heavy oil is introduced into the cylinder, the amount of carbon dioxide emission increases according to the amount of ignition fuel used.

本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、二酸化炭素の排出量を抑制しつつ確実な着火が可能なディーゼル機関及びディーゼル機関制御方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a diesel engine and a diesel engine control method capable of reliably igniting while suppressing carbon dioxide emission.

前記課題を解決するため、本発明のディーゼル機関は、シリンダ室を有するシリンダと、前記シリンダ室内で往復動するピストンと、を備えるディーゼル機関であって、前記シリンダ室内にガス燃料を噴射する第一のガス燃料噴射弁と、前記シリンダ室と連通する着火室と、前記着火室内に着火用燃料を噴射するパイロット弁と、前記着火室内にガス燃料を噴射する第二のガス燃料噴射弁と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a diesel engine according to the present invention is a diesel engine including a cylinder having a cylinder chamber and a piston that reciprocates in the cylinder chamber, and first injects gas fuel into the cylinder chamber. A gas fuel injection valve, an ignition chamber communicating with the cylinder chamber, a pilot valve for injecting ignition fuel into the ignition chamber, and a second gas fuel injection valve for injecting gas fuel into the ignition chamber, It is characterized by providing.

かかる構成によると、パイロット弁が着火室に着火用燃料を噴射することによって着火室内で着火用燃料を自己着火させ、続いて第二のガス燃料噴射弁がガス燃料を着火室に噴射することによって火炎をシリンダ室内に噴射させ、続いて第一のガス燃料噴射弁がガス燃料をシリンダ室内に噴射することによってシリンダ室内でガス燃料を燃焼させる動作が可能となるので、確実に着火することができる。また、着火用燃料をシリンダ室内ではなく着火室内で自己着火させるので、着火用燃料の使用量を減らし、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。   According to this configuration, the pilot valve self-ignites the ignition fuel in the ignition chamber by injecting the ignition fuel into the ignition chamber, and then the second gas fuel injection valve injects the gas fuel into the ignition chamber. The operation of burning the gas fuel in the cylinder chamber is enabled by injecting the flame into the cylinder chamber and then the first gas fuel injection valve injecting the gas fuel into the cylinder chamber, so that ignition can be ensured. . Further, since the ignition fuel is self-ignited not in the cylinder chamber but in the ignition chamber, the amount of ignition fuel used can be reduced and the amount of carbon dioxide emitted can be suppressed.

また、本発明のディーゼル機関制御方法は、請求項1に記載のディーゼル機関を、前記第一のガス燃料噴射弁、前記パイロット弁及び前記第二のガス燃料噴射弁を開閉制御する制御部が制御するディーゼル機関制御方法であって、前記制御部が、前記パイロット弁を開弁させて前記着火室に前記着火用燃料を噴射することによって、前記着火室内で前記着火用燃料を自己着火させるステップと、前記制御部が、前記第二のガス燃料噴射弁を開弁させて前記ガス燃料を前記着火室に噴射することによって、前記着火用燃料の自己着火による火炎を増幅して前記シリンダ室内に噴射させるステップと、前記制御部が、前記第一のガス燃料噴射弁を開弁させて前記ガス燃料を前記シリンダ室内に噴射することによって、前記シリンダ室内で前記ガス燃料を燃焼させるステップと、を含むことを特徴とする。   In the diesel engine control method of the present invention, the diesel engine according to claim 1 is controlled by a control unit that controls opening / closing of the first gas fuel injection valve, the pilot valve, and the second gas fuel injection valve. A method for controlling the diesel engine, wherein the control unit self-ignites the ignition fuel in the ignition chamber by opening the pilot valve and injecting the ignition fuel into the ignition chamber; The control unit opens the second gas fuel injection valve and injects the gas fuel into the ignition chamber, thereby amplifying the flame caused by the self-ignition of the ignition fuel and injecting it into the cylinder chamber And the control unit opens the first gas fuel injection valve to inject the gas fuel into the cylinder chamber, whereby the gas in the cylinder chamber is injected. Characterized in that it comprises the steps of: combusting a fee.

本発明によれば、二酸化炭素の排出量を抑制しつつ確実な着火が可能なディーゼル機関及びディーゼル機関制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the diesel engine and diesel engine control method which can perform reliable ignition, suppressing the discharge amount of a carbon dioxide can be provided.

本発明の実施形態に係るディーゼル機関を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a diesel engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るディーゼル機関を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a diesel engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るディーゼル機関を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a diesel engine according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る第一のガス燃料噴射弁、パイロット弁及び第二のガス燃料噴射弁の開弁時期及び開弁期間を示す図である。It is a figure which shows the valve opening timing and valve opening period of the 1st gas fuel injection valve which concerns on embodiment of this invention, a pilot valve, and a 2nd gas fuel injection valve.

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. Similar parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1に示すように、本発明の実施形態に係るディーゼル機関1は、高圧のガス燃料をシリンダ内に噴射するガス・インジェクション・ディーゼル機関(GIDE)であって、シリンダヘッド10と、シリンダライナ20と、ピストン30と、連接棒40と、噴射弁ユニットVUと、を備える。   As shown in FIG. 1, a diesel engine 1 according to an embodiment of the present invention is a gas injection diesel engine (GIDE) that injects high-pressure gas fuel into a cylinder, and includes a cylinder head 10 and a cylinder liner 20. A piston 30, a connecting rod 40, and an injection valve unit VU.

シリンダヘッド10は、高圧のガス燃料が流通するガス燃料流路11と、高圧の着火用燃料(例えば、軽油、重油等の液体燃料)が流通する着火用燃料流路12と、高圧のシール油が流通するシール油流路13と、シール油及び着火用燃料が流通して外部へ排出されるドレン通路14と、を備える。   The cylinder head 10 includes a gas fuel passage 11 through which high-pressure gas fuel flows, an ignition fuel passage 12 through which high-pressure ignition fuel (for example, liquid fuel such as light oil and heavy oil) flows, and high-pressure seal oil. And a drain passage 14 through which seal oil and ignition fuel circulate and are discharged to the outside.

シリンダライナ20は、円筒形状を呈する部材であり、その内部に、ピストン30及び連接棒40を収容するとともに、その上部開口は、シリンダヘッド10及び噴射弁ユニットVUによって塞がれている。   The cylinder liner 20 is a member having a cylindrical shape, and accommodates the piston 30 and the connecting rod 40 therein, and its upper opening is closed by the cylinder head 10 and the injection valve unit VU.

ピストン30は、シリンダライナ20内に収容された円板形状を呈する部材であり、その外径は、シリンダライナ20の内径と略同一である。シリンダヘッド10、シリンダライナ20及び噴射弁ユニットVUがシリンダを構成しており、シリンダヘッド10、シリンダライナ20、ピストン30及び噴射弁ユニットVUによって囲まれた空間が、シリンダ室CCである。   The piston 30 is a member having a disk shape accommodated in the cylinder liner 20, and the outer diameter thereof is substantially the same as the inner diameter of the cylinder liner 20. The cylinder head 10, the cylinder liner 20, and the injection valve unit VU constitute a cylinder, and a space surrounded by the cylinder head 10, the cylinder liner 20, the piston 30, and the injection valve unit VU is a cylinder chamber CC.

連接棒40は、ピストン30に連結されており、ピストン30を往復動させる。   The connecting rod 40 is connected to the piston 30 and reciprocates the piston 30.

噴射弁ユニットVUは、シリンダヘッド10の孔部に装着されるユニットであり、第一のガス燃料噴射弁50と、パイロット弁60と、第二のガス燃料噴射弁70と、着火室80と、を一体的に備える。第一のガス燃料噴射弁50、パイロット弁60及び第二のガス燃料噴射弁70は、CPU(Central Processing Unit)等からなる制御部100によって開閉制御される。   The injection valve unit VU is a unit mounted in the hole of the cylinder head 10, and includes a first gas fuel injection valve 50, a pilot valve 60, a second gas fuel injection valve 70, an ignition chamber 80, Is integrally provided. The first gas fuel injection valve 50, the pilot valve 60, and the second gas fuel injection valve 70 are controlled to be opened and closed by a control unit 100 including a CPU (Central Processing Unit).

第一のガス燃料噴射弁50は、常閉型の電磁弁であり、通常時には、弁体51が弁座52に着座しており、ガス燃料流路11と連通する流路53と噴射孔54とは遮断されている(閉弁状態)。第一のガス燃料噴射弁50は、制御部100から出力された開弁信号によりコイル(図示せず)に通電されると、電磁誘導作用によって弁体51に連結された可動コア(図示せず)が図の上方に移動することによって弁体51が弁座52から離座し、ガス燃料流路11と連通する流路53と噴射孔54とがガス流通可能な状態となり(開弁状態)、ガス燃料流路11から流路53に導入されたガス燃料を、噴射孔54を介してシリンダ室CC内に噴射する。   The first gas fuel injection valve 50 is a normally closed electromagnetic valve. In a normal state, the valve body 51 is seated on the valve seat 52, and the flow path 53 and the injection hole 54 communicated with the gas fuel flow path 11. Is shut off (valve closed). When the first gas fuel injection valve 50 is energized in a coil (not shown) by a valve opening signal output from the control unit 100, a movable core (not shown) connected to the valve body 51 by electromagnetic induction action. ) Moves upward in the drawing, the valve body 51 is separated from the valve seat 52, and the flow path 53 communicating with the gas fuel flow path 11 and the injection hole 54 are in a state in which gas can flow (valve open state). The gas fuel introduced from the gas fuel channel 11 into the channel 53 is injected into the cylinder chamber CC through the injection hole 54.

パイロット弁60は、常閉型の電磁弁であり、通常時には、着火用燃料流路12と連通する流路61と着火室80とは遮断されている(閉弁状態)。パイロット弁60は、制御部100から出力された開弁信号によりコイル(図示せず)に通電されると、着火用燃料流路12と連通する流路61と着火室80とが液体流通可能な状態となり(開弁状態)、着火用燃料流路12と連通する流路61に導入された着火用燃料を、着火室80内に噴射する。   The pilot valve 60 is a normally closed electromagnetic valve, and in a normal state, the flow path 61 communicating with the ignition fuel flow path 12 and the ignition chamber 80 are blocked (valve closed state). When the pilot valve 60 is energized to a coil (not shown) by a valve opening signal output from the control unit 100, the flow path 61 communicating with the ignition fuel flow path 12 and the ignition chamber 80 can flow in liquid. Then, the ignition fuel introduced into the flow path 61 communicating with the ignition fuel flow path 12 is injected into the ignition chamber 80.

第二のガス燃料噴射弁70は、常閉型の電磁弁であり、通常時には、弁体71が弁座72に着座しており、流路53と連通する流路73と着火室80とは遮断されている(閉弁状態)。第二のガス燃料噴射弁70は、制御部100から出力された開弁信号によりコイル(図示せず)に通電されると、電磁誘導作用によって弁体71に連結された可動コア(図示せず)が図の上方に移動することによって弁体71が弁座72から離座し、流路53と連通する流路73と着火室80とがガス流通可能な状態となり(開弁状態)、ガス燃料流路11から流路53を介して流路73に導入されたガス燃料を、着火室80内に噴射する。   The second gas fuel injection valve 70 is a normally closed electromagnetic valve. In a normal state, the valve element 71 is seated on the valve seat 72, and the flow path 73 and the ignition chamber 80 communicating with the flow path 53 are defined as follows. Shut off (valve closed). When the second gas fuel injection valve 70 is energized to a coil (not shown) by a valve opening signal output from the control unit 100, a movable core (not shown) connected to the valve body 71 by electromagnetic induction action. ) Moves upward in the figure, the valve body 71 is separated from the valve seat 72, and the gas flow is established between the flow path 73 communicating with the flow path 53 and the ignition chamber 80 (the valve open state). Gas fuel introduced into the flow path 73 from the fuel flow path 11 via the flow path 53 is injected into the ignition chamber 80.

着火室80は、パイロット弁60及び第二のガス燃料噴射弁70の下流側に設けられおり、その容積は、ピストン30が上死点に位置するときのシリンダ室CCの容積よりも小さい。かかる着火室80は、噴射孔81を介してシリンダ室CCと連通している。   The ignition chamber 80 is provided on the downstream side of the pilot valve 60 and the second gas fuel injection valve 70, and the volume thereof is smaller than the volume of the cylinder chamber CC when the piston 30 is located at the top dead center. The ignition chamber 80 communicates with the cylinder chamber CC via the injection hole 81.

また、噴射弁ユニットVUは、流路VU1,VU2を備えており、シール油流路13から供給されたシール油は、流路VU1を介して第一のガス燃料噴射弁50及び第二のガス燃料噴射弁70へ供給される。また、第一のガス燃料噴射弁50、パイロット弁60及び第二のガス燃料噴射弁から漏れたシール油(漏れ油)は、流路VU2及びドレン通路14を介してディーゼル機関1の外部へ排出される。かかるシール油は、ガス燃料が着火用燃料側に漏れ出さないようにシールするための流体であり、シール油の圧力は、ガス燃料の圧力よりも高く設定される。   The injection valve unit VU includes flow paths VU1 and VU2, and the seal oil supplied from the seal oil flow path 13 is supplied to the first gas fuel injection valve 50 and the second gas via the flow path VU1. It is supplied to the fuel injection valve 70. Further, seal oil (leakage oil) leaked from the first gas fuel injection valve 50, the pilot valve 60, and the second gas fuel injection valve is discharged to the outside of the diesel engine 1 through the flow path VU2 and the drain passage 14. Is done. Such seal oil is a fluid for sealing so that the gas fuel does not leak to the ignition fuel side, and the pressure of the seal oil is set higher than the pressure of the gas fuel.

<動作例>
続いて、本発明の実施形態に係るディーゼル機関1の動作例について、図1ないし図4を参照して説明する。
<Operation example>
Subsequently, an operation example of the diesel engine 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

まず、図1に示すように、制御部100は、ピストン30の位置と連動しているクランク軸(図示せず)の位置を検出するクランクパルスセンサSaから出力された検出結果に基づいて、クランク軸の回転を伝達する連接棒40の動きによってピストン30が持ち上げられてピストン30が上死点近傍まで達したことを認識し、パイロット弁60に対して開弁信号を出力する(図4の時刻t1)。パイロット弁60は、開弁信号によって開弁し、着火用燃料流路12から流路61に導入された着火用燃料を着火室80内に噴射する。
着火室80内に噴射された着火用燃料は、ピストン30による圧縮によって上昇した着火室80内の空気温度によって、自己着火を起こす。
First, as shown in FIG. 1, the control unit 100 performs cranking based on a detection result output from a crank pulse sensor Sa that detects the position of a crankshaft (not shown) that is linked to the position of the piston 30. Recognizing that the piston 30 has been lifted by the movement of the connecting rod 40 that transmits the rotation of the shaft and has reached the vicinity of the top dead center, a valve opening signal is output to the pilot valve 60 (time in FIG. 4). t1). The pilot valve 60 is opened by a valve opening signal, and the ignition fuel introduced from the ignition fuel channel 12 into the channel 61 is injected into the ignition chamber 80.
The ignition fuel injected into the ignition chamber 80 is self-ignited by the air temperature in the ignition chamber 80 that has risen due to compression by the piston 30.

続いて、図2に示すように、制御部100は、時刻t1から第一の所定時間経過後に第二のガス燃料噴射弁70に対して開弁信号を出力する(図4の時刻t2)。第二のガス燃料噴射弁70は、開弁信号によって開弁し、ガス燃料流路11から流路53を介して流路73に導入されたガス燃料を着火室80に噴射する。
着火室80内に噴射されたガス燃料は、着火用燃料の自己着火によって発生した火炎によって着火し、かかる着火によって増幅された火炎は、噴射孔81を介してシリンダ室CC内に噴射される。
続いて、制御部100は、時刻t1から第二の所定時間経過後にパイロット弁60に対する開弁信号の出力を停止し(図4の時刻t3)、パイロット弁60を閉弁させる。
Subsequently, as shown in FIG. 2, the control unit 100 outputs a valve opening signal to the second gas fuel injection valve 70 after a first predetermined time has elapsed from time t1 (time t2 in FIG. 4). The second gas fuel injection valve 70 is opened by a valve opening signal, and injects the gas fuel introduced from the gas fuel flow path 11 through the flow path 53 into the flow path 73 to the ignition chamber 80.
The gas fuel injected into the ignition chamber 80 is ignited by the flame generated by the self-ignition of the ignition fuel, and the flame amplified by the ignition is injected into the cylinder chamber CC through the injection hole 81.
Subsequently, the control unit 100 stops outputting the valve opening signal to the pilot valve 60 after a second predetermined time has elapsed from time t1 (time t3 in FIG. 4), and closes the pilot valve 60.

続いて、図3に示すように、制御部100は、時刻t1から第三の所定時間経過後に第一のガス燃料噴射弁50に対して開弁信号を出力する(図4の時刻t4)。第一のガス燃料噴射弁50は、開弁信号によって開弁し、ガス燃料11から流路53に導入されたガス燃料をシリンダ室CC内に噴射する。
シリンダ室CC内に噴射されたガス燃料は、噴射孔81から噴射された火炎によって着火し、燃焼を起こす。ピストン30は、かかる燃焼で高まったシリンダ室CC内の圧力によって下方に押し下げられる。
続いて、制御部100は、時刻t1から第四の所定時間経過後に第二のガス燃料噴射弁70に対する開弁信号の出力を停止し(図4の時刻t5)、第二のガス燃料噴射弁70を閉弁させる。
Subsequently, as shown in FIG. 3, the control unit 100 outputs a valve opening signal to the first gas fuel injection valve 50 after a third predetermined time has elapsed from time t1 (time t4 in FIG. 4). The first gas fuel injection valve 50 is opened by a valve opening signal, and the gas fuel introduced from the gas fuel 11 into the flow path 53 is injected into the cylinder chamber CC.
The gas fuel injected into the cylinder chamber CC is ignited by the flame injected from the injection hole 81 and causes combustion. The piston 30 is pushed downward by the pressure in the cylinder chamber CC increased by the combustion.
Subsequently, the control unit 100 stops outputting the valve opening signal to the second gas fuel injection valve 70 after the fourth predetermined time has elapsed from time t1 (time t5 in FIG. 4), and the second gas fuel injection valve. 70 is closed.

続いて、制御部100は、時刻t1から第五の所定時間経過後に第一のガス燃料噴射弁50に対する開弁信号の出力を停止し(図4の時刻t6)、第一のガス燃料噴射弁50を閉弁させる。その後、制御部100は、ピストン30が上死点近傍まで達したときに、同じ動作を繰り返す。   Subsequently, the control unit 100 stops outputting the valve opening signal to the first gas fuel injection valve 50 after the fifth predetermined time has elapsed from time t1 (time t6 in FIG. 4), and the first gas fuel injection valve. 50 is closed. Thereafter, the control unit 100 repeats the same operation when the piston 30 reaches near the top dead center.

なお、制御部100は、前記した第一のガス燃料噴射弁50、パイロット弁60及び第二のガス燃料噴射弁70の開弁時期及び開弁期間を、ディーゼル機関1の状態量等を示す以下の信号に基づいて変更することができる。
クランクパルスセンサ信号:制御部100は、クランクパルスセンサSaの検出結果であるクランクパルスセンサ信号を取得して回転数(回転速度)の換算し、例えば、回転数が大きい場合には、各弁50,60,70の開弁期間を短く変更することができる。
負荷信号:制御部100は、負荷信号(ディーゼル機関1が発電機を駆動する場合には、発電量を示す信号、ディーゼル機関1が船舶のプロペラを駆動する場合には、プロペラ負荷特性に基づくチャートから得られる信号)を取得し、負荷に基づいて、各弁50,60,70の開弁時期及び開弁期間を変更することができる。
排気ガス温度信号:制御部100は、各シリンダ室CCからの排気ガスの温度を検出するセンサ(図示せず)の検出結果である排気ガス温度信号を取得し、排気ガス温度に基づいて、シリンダ室CC毎の偏差をなくすように各弁50,60,70の開弁時期及び開弁期間を変更することができる。また、制御部100は、排気ガス温度に基づいて、失火、異常燃焼等の状態を監視し、かかる状態に応じて各弁50,60,70を制御することができる。
給気温度信号:制御部100は、シリンダ室CC内に取り込まれる空気の温度を検出するセンサ(図示せず)の検出結果である給気温度信号を取得し、給気温度に基づいて各弁50,60,70の開弁時期及び開弁期間を変更することによって所望の空燃比を実現することができる。
シリンダ内圧力信号:制御部100は、シリンダ室CC内の圧力を検出するセンサ(図示せず)の検出結果であるシリンダ内圧力信号を取得し、その最大値(シリンダ内最高圧力)に基づいて、各弁50,60,70の開弁時期及び開弁期間を変更することができる。例えば、シリンダ内最高圧力が大きいほど、熱効率が高まるが、排出されるNOの量も増え、シリンダ内の応力が高くなって装置の寿命が短くなるので、制御部100は、シリンダ内最高圧力が適正値となるように各弁50,60,70の開弁時期及び開弁期間を変更する。また、制御部100は、シリンダ内圧力信号に基づいて、ガス燃料機関に特有なノッキング(異常燃焼)を検知することもできる。
NO排出量信号:制御部100は、シリンダ室CCから排出されるNOの量を検出するセンサ(図示せず)の検出結果であるNO排出量信号を取得し、NOの排出量が所定値よりも多い場合には、NOの排出量が少なくなるように各弁50,60,70の開弁時期及び開弁期間を変更することができる。
危急停止信号:制御部100は、ユーザによるボタン等の操作による危急停止信号を取得した場合には、各弁50,60,70の駆動を停止することができる。
なお、第一のガス燃料噴射弁50が開弁する時期は、前記した信号によって変わるため、上死点(図4のTDC)よりも前の場合もあるし、上死点よりも後の場合もある。
The control unit 100 indicates the opening timing and opening period of the first gas fuel injection valve 50, the pilot valve 60, and the second gas fuel injection valve 70 described above, including the state quantity of the diesel engine 1 and the like. Can be changed based on the signal.
Crank pulse sensor signal: The control unit 100 acquires a crank pulse sensor signal that is a detection result of the crank pulse sensor Sa and converts the rotation speed (rotation speed). For example, when the rotation speed is large, each valve 50 , 60, 70 can be shortened.
Load signal: The control unit 100 displays a load signal (a signal based on a propeller load characteristic when the diesel engine 1 drives a propeller of a ship when the diesel engine 1 drives a propeller of a ship. And the valve opening timing and the valve opening period of each valve 50, 60, 70 can be changed based on the load.
Exhaust gas temperature signal: The control unit 100 acquires an exhaust gas temperature signal that is a detection result of a sensor (not shown) that detects the temperature of the exhaust gas from each cylinder chamber CC, and based on the exhaust gas temperature, the cylinder The valve opening timing and valve opening period of each valve 50, 60, 70 can be changed so as to eliminate the deviation for each chamber CC. Moreover, the control part 100 can monitor states, such as misfire and abnormal combustion, based on exhaust gas temperature, and can control each valve 50, 60, 70 according to this state.
Supply air temperature signal: The control unit 100 acquires a supply air temperature signal that is a detection result of a sensor (not shown) that detects the temperature of air taken into the cylinder chamber CC, and controls each valve based on the supply air temperature. A desired air-fuel ratio can be realized by changing the valve opening timing and valve opening period of 50, 60, and 70.
In-cylinder pressure signal: The control unit 100 acquires a cylinder pressure signal that is a detection result of a sensor (not shown) that detects the pressure in the cylinder chamber CC, and based on the maximum value (maximum pressure in the cylinder). The valve opening timing and the valve opening period of each valve 50, 60, 70 can be changed. For example, as the maximum pressure in the cylinder is large, increases the thermal efficiency, but increases the amount of the discharged the NO X, since the life of the device becomes high stresses in the cylinder becomes shorter, the control unit 100, cylinder maximum pressure The valve opening timing and the valve opening period of each valve 50, 60, 70 are changed so that becomes an appropriate value. The control unit 100 can also detect knocking (abnormal combustion) unique to the gas fuel engine based on the cylinder pressure signal.
NO X emission amount signal: The control unit 100 acquires a NO X emission amount signal that is a detection result of a sensor (not shown) that detects the amount of NO X discharged from the cylinder chamber CC, and the NO X emission amount There when more than a predetermined value, it is possible to change the opening timing and opening period of each valve 50, 60, 70 as the discharge amount of the NO X is reduced.
Emergency stop signal: The control unit 100 can stop the driving of the valves 50, 60, and 70 when an emergency stop signal is obtained by a user operation of a button or the like.
Note that the timing at which the first gas fuel injection valve 50 is opened varies depending on the signal described above, and therefore may be before top dead center (TDC in FIG. 4) or after top dead center. There is also.

本発明の実施形態に係るディーゼル機関1は、パイロット弁60が着火室80に着火用燃料を噴射することによって着火室80内で着火用燃料を自己着火させ、続いて第二のガス燃料噴射弁70がガス燃料を着火室80に噴射することによって火炎をシリンダ室CC内に噴射させ、続いて第一のガス燃料噴射弁50がガス燃料をシリンダ室CC内に噴射することによってシリンダ室CC内でガス燃料を燃焼させるので、確実に着火することができる。また、着火用燃料をシリンダ室CC内ではなく着火室80内で自己着火させるので、着火用燃料の使用量を減らし、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。   In the diesel engine 1 according to the embodiment of the present invention, the pilot valve 60 injects the ignition fuel into the ignition chamber 80 to cause the ignition fuel to self-ignite in the ignition chamber 80, and then the second gas fuel injection valve. 70 injects the gas fuel into the ignition chamber 80 to inject a flame into the cylinder chamber CC, and then the first gas fuel injection valve 50 injects the gas fuel into the cylinder chamber CC to thereby enter the cylinder chamber CC. Since the gas fuel is burned, it can be ignited reliably. Further, since the ignition fuel is self-ignited not in the cylinder chamber CC but in the ignition chamber 80, the amount of ignition fuel used can be reduced and the amount of carbon dioxide emission can be suppressed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、図示したディーゼル機関1は、中央に第一のガス燃料噴射弁50、パイロット弁60及び第二のガス燃料噴射弁70を備えているが、これらの弁50,60,70を複数組備える構成であってもよい。また、第一のガス燃料噴射弁50及び第二のガス燃料噴射弁70において、弁体51,71を移動させるための作動油としてシール油又は着火用燃料を適宜利用する構成であってもよい。例えば、開弁時において、作動油の一部を逃がすことで圧力のバランスを崩すことによって開弁する構成であってもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the illustrated diesel engine 1 includes a first gas fuel injection valve 50, a pilot valve 60, and a second gas fuel injection valve 70 in the center, and includes a plurality of these valves 50, 60, and 70. It may be a configuration. The first gas fuel injection valve 50 and the second gas fuel injection valve 70 may be configured to appropriately use seal oil or ignition fuel as hydraulic oil for moving the valve bodies 51 and 71. . For example, at the time of opening the valve, a configuration may be adopted in which the valve is opened by breaking the pressure balance by releasing a part of the hydraulic oil.

1 ディーゼル機関
10 シリンダヘッド(シリンダ)
20 シリンダライナ(シリンダ)
30 ピストン
50 第一のガス燃料噴射弁
60 パイロット弁
70 第二のガス燃料噴射弁
80 着火室
CC シリンダ室
1 Diesel engine 10 Cylinder head (cylinder)
20 Cylinder liner (cylinder)
30 Piston 50 First Gas Fuel Injection Valve 60 Pilot Valve 70 Second Gas Fuel Injection Valve 80 Ignition Chamber CC Cylinder Chamber

Claims (2)

シリンダ室を有するシリンダと、前記シリンダ室内で往復動するピストンと、を備えるディーゼル機関であって、
前記シリンダ室内にガス燃料を噴射する第一のガス燃料噴射弁と、
前記シリンダ室と連通する着火室と、
前記着火室内に着火用燃料を噴射するパイロット弁と、
前記着火室内にガス燃料を噴射する第二のガス燃料噴射弁と、
を備えることを特徴とするディーゼル機関。
A diesel engine comprising a cylinder having a cylinder chamber and a piston that reciprocates in the cylinder chamber,
A first gas fuel injection valve for injecting gas fuel into the cylinder chamber;
An ignition chamber communicating with the cylinder chamber;
A pilot valve for injecting ignition fuel into the ignition chamber;
A second gas fuel injection valve for injecting gas fuel into the ignition chamber;
A diesel engine characterized by comprising:
請求項1に記載のディーゼル機関を、前記第一のガス燃料噴射弁、前記パイロット弁及び前記第二のガス燃料噴射弁を開閉制御する制御部が制御するディーゼル機関制御方法であって、
前記制御部が、前記パイロット弁を開弁させて前記着火室に前記着火用燃料を噴射することによって、前記着火室内で前記着火用燃料を自己着火させるステップと、
前記制御部が、前記第二のガス燃料噴射弁を開弁させて前記ガス燃料を前記着火室に噴射することによって、前記着火用燃料の自己着火による火炎を増幅して前記シリンダ室内に噴射させるステップと、
前記制御部が、前記第一のガス燃料噴射弁を開弁させて前記ガス燃料を前記シリンダ室内に噴射することによって、前記シリンダ室内で前記ガス燃料を燃焼させるステップと、
を含むことを特徴とするディーゼル機関制御方法。
A diesel engine control method for controlling the diesel engine according to claim 1 by a controller that controls opening and closing of the first gas fuel injection valve, the pilot valve, and the second gas fuel injection valve,
The control unit opens the pilot valve and injects the ignition fuel into the ignition chamber to self-ignite the ignition fuel in the ignition chamber;
The control unit opens the second gas fuel injection valve and injects the gas fuel into the ignition chamber, thereby amplifying the flame caused by the self-ignition of the ignition fuel and injecting it into the cylinder chamber. Steps,
The controller opens the first gas fuel injection valve and injects the gas fuel into the cylinder chamber, thereby burning the gas fuel in the cylinder chamber;
The diesel engine control method characterized by including.
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