JPH02153238A - 複式燃料ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複式燃料ディーゼルエンジンの制御装置に係
り、特に主燃料としてガス燃料を用い、パイロン１へ燃
料としてへ重油などの油燃料を用いる複式燃料ディーゼ
ルエンジンに好適な制御装置に関する。

〔従来の技術〕

かかる複式燃料ディーゼルエンジンの制御装置としては
、従来特開昭６１−２３７８４４号公報に記載されたも
のが知られている。

同公報に記載されたものは、主燃料ポンプとバイロット
燃料ポンプの燃料噴射量調整手段にリンク機構を介して
それぞれ軸方向移動自由に主燃料調整ロッドおよびパイ
ロット燃料調整ロッドを設け、この２つの調整ロッドを
回動自由に連結バーの両端に係合し、この連結バーの中
間位置をガバナから与えられる合計燃料要求量に応じて
軸方向（各調整ロッドの軸方向）に移動させるようにし
、負荷に応じてエンジンに噴射する燃料量を調整するよ
うにしたものである。そして、主燃料−１Ｉｔとパイロ
ット燃料量の配分率の制御は、前記燃料調整ロッドにそ
れぞれの軸方向位置を調整する空気圧シリンダを用いて
なるポジショナ−を設け、燃料モード選択レバーから与
えられる指令に応じて分配率コントローラを介してそれ
らポジショナ−を駆動し、主燃料調整ロッド又はパイロ
ン１〜・燃料調整ロッドを所定の位置に拘束し又は範囲
を規制することによりおこなうようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術によれば、２種類の燃料の供給条件等に対
応させて、速やかに燃料配分モードを変更することがで
き、かつその燃料配分モードに基づいて安定な運転を維
持することができるという利点がある。

しかし、上記従来技術によれば、燃料配分を制御するた
めに各燃料調整ロッドに複雑な構成のポジショナ−を用
いなければならず、このポジショナ−は大型でかつ高価
格であることから、小型の複式燃料ディーゼル機関に適
用するには、スペースおよび価格の点で問題がある。

特に、小型の複式燃料ディーゼル機関にあっては、一般
に起動、停止、低負荷域においてはパイロット燃料専焼
とし、所定の負荷以上に達したときに主燃料（ガス燃料
）運転に切替え、パイロット燃料は必要最低限に保持す
る運転モードとされる。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、す
なわち小型の複式燃料ディーゼルエンジンに適した簡単
な構成の燃料配分にかかる制御装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、ガバナから与えら
れる合計燃料要求量に応じて軸方向位置が移動される合
計燃料調整ロッドと、該合計燃料調整ロッドを挾んでそ
れぞれ略平行にかつ軸方向移動自由に設けられた主燃料
調整ロッドおよびパイロット燃料調整ロッドと、所定の
中間部位が前記合計燃料調整ロッドに枢着されるととも
に、両端がそれぞれ前記主燃料とパイロット燃料の各調
整ロッドに少なくとも回動自由に係合された連結バーと
、前記主燃料調整ロッドと前記パイロット燃料調整ロッ
ドの軸方向運動をそれぞれ主燃料とパイロット燃料の燃
料噴射量調整手段に伝達・するリンク機構と、与えられ
る指令により前記主燃料ｉ整ロッドの位置を主燃料噴射
量の零に対応した位置に拘束する主燃料供給停止手段と
、与えられる指令により前記パイロット燃料調整ロッド
の位置が設定されたパイロット燃料噴射量の下限量に拘
束するパイロット燃料下限設定手段と、ディーゼルエン
ジンの負荷が予め設定された基準値未満のときに前記主
燃料供給停止手段に指令を与え、該基準値以上のときに
前記パイロット燃料下限設定手段に指令を与える燃料モ
ード切替手段と、を含んでなる複式燃料ディーゼルエン
ジンの制御装置としたことにある。

〔作用〕

このように構成することにより、基本的には、ガバナか
ら与えられる合計燃料要求量は連結バーを介して主燃料
調整ロッドとパイロット燃料調整ロッドに分配され、そ
の分配割合に応じて主燃料ポンプとパイロット燃料ポン
プからそれぞれ主燃料とパイロット燃料がディーゼルエ
ンジンに噴射される。そして、負荷が予め設定された基
準値未満のときには、燃料モード切替手段からの指令に
より、主燃料供給停止手段が動作して、主燃料調整ロッ
ドの位置を噴射量零に対応した位置に拘束する。これに
より起動、停止、低負荷域においてはパイロット燃料専
焼モードに制御される。また上記基準値以上に達したと
きは燃料モード切替手段からの指令によりパイロット燃
料下限設定手段が動作し、パイロット燃料調整ロッドの
位置を予め設定された下限量に対応した位置に拘束する
。

このようにして、小型の複式燃料ディーゼルエンジンに
要求される燃料モードを実現することができる。そして
、主燃料供給停止手段やパイロット燃料下限設定手段は
、従来のポジショナ−のように自動的な設定位置可変機
能を具備する必要がなく、単に所定位置に各燃料調整ロ
ットを拘束する機能だけでよいことから、簡単な手段（
例えば単筒エアシリンダ）により構成することができ、
装置を小型で低価格のものとすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例の系統構成図を示す。

直接の制御対象である燃料噴射弁１は、複式燃料ディー
ゼルエンジンの各気筒ごとに１又は複数設けられている
。燃料噴射弁１は主燃料としてのガス燃料を噴射するガ
ス燃料噴射弁と、パイロンＩ・燃料としての油燃料を噴
射するパイロット燃料噴射弁とが一体的に組み込まれて
いる。また、ガス燃料噴射弁はコントロールオイル２に
よって駆動され、ガス燃料供給ライン３を介して供給さ
れるガス燃料を気筒内に噴射するようになっている。

燃料噴射量調整手段としての燃料噴射ポンプ４は、コン
トロールオイル２の噴射ポンプと、パイロット燃料５を
噴射するパイロット燃料噴射ポンプとが一体的に組み込
まれたものとされている。各噴射ポンプはそれぞれコン
ｌ−ロールラック捧６．７を軸方向に進退させることに
よってその吐出量を調整する機構とされている。そして
、各噴射ポンプはパイロット燃料供給ライン８から供給
されるパイロット燃料を、コントロールラック捧６．７
の位置に応じた量だけ吐出するようになっている。

なお、ガス燃料は高圧であることから、洩れに対応する
ため破線で示すように２重管構造とされ、その２重管内
部はドレンライン１０に連結されている。またシールオ
イルライン１１を介して必要な箇所にシールオイルが供
給されるようになっている。

次に、本実施例にかかる制御装置の特徴部分について説
明する。ガバナ２１の出力軸２２は、工ンジンから要求
される合計燃料要求量に応じた角度回転されるようにな
っている。この出力軸２２の回転運動はリンク機構２３
を介して、台別燃料調整ロッド２４の軸方向直線運動に
変換されるようになっている。この合計燃料調整ロット
２４を挾んでそれぞれ平行に、かつ軸方向移動自由に主
燃料調整ロッドとしてのガス燃料調整ロット２６と、パ
イロット燃料調整ロット２７が設けられている。また、
合計燃料調整ロッド２４に連結バー２８が枢軸２９を介
して回転自由に取付けられている。連結バー２８の両端
には長平方向に延在させて切欠溝２８ａ、２８ｂが形成
されており、これらの溝２８ａ、２８ｂはガス燃料調整
ロツ１〜２６とパイロット燃料調整ロッド２７に取付け
られたピン３０．３１にそれぞれ長手方向摺動自由に係
合されている。

各燃料調整ロッド２６と２７の軸方向移動はそれぞれリ
ンク機構３２と３３を介して前記コン１−ロールラック
捧６と７に伝達されるようになっている。このように構
成されたリンク機構の斜視図を第２図に示す。

主燃料調整ロッド２６の一端はエアシリンダ４ｏのピス
トンに連結されている。一方、パイロット燃料調整ロッ
ド２７の係止片部２７ａを挾んで、パイロット燃料調整
ロッド２７の軸方向に伸縮する２つのエアシリンダ４１
と４２が対向配置され、それぞれのピストンロッドが係
止片部２７ａに当接されている。これらのエアシリンダ
４゜と４１および４２には、電磁弁４３から択一的に制
御空気が供給されるようになっている。この制御空気の
供給ラインにはそれぞれクイックリリース弁４４と４５
が挿入されている。

また、合計燃料調整ロット２４の移動範囲内に、そのロ
ッドにより閉成されるリミットスイッチ■。

ＳｌとＬＳ２が配置されている。ＬＳＩの検知信号は遅
延タイマ４６に入力されている。遅延タイマ４６とリミ
ットスイッチＬＳ２の出力信号は、スイッチ４７を介し
て電磁弁４３を駆動する電磁リレー４８に入力されてい
る。なお、リミットスイッチＬＳＩはエンジン負荷ＰＥ
が予め設定された第１の基準値ＰＥ□以上に達したこと
を検知するものである。このため、合計燃料調整ロッド
２４の先端が基準値ＰＩＥｔに相当する位置に達した点
で動作するように配置されている。この基準値Ｐ１．。

はガス噴射弁の特性などから許容できるガス燃料噴射量
の最低値に対応じて定められるものであり、例えば全負
荷に対して約３０％に設定される。

方、リミットスイッチＬＳ２はエンジン負荷Ｐしが予め
設定された第２の基準値ＰＥ２以上に達したことを検知
するものであり、合計燃料調整ロッド２４が基準値ＰＥ
２に相当する位置に達した点で動作するように配置され
ている。この基準値ＰＩＥ２の値は例えば全負荷に対し
て約６０％に設定される。

このように構成される実施例の動作について第３図と第
４図を用いて説明する。

ディーゼルエンジンは起動条件例えば、潤滑油供給圧力
、起動空気圧力、制御空気圧力、制御電源等が整えば（
ステップ１０１）、例えばエアーランなどのエンジンス
タータにより始動され、起動可能回転数（約１１００ｒ
ｐ以上）に達した後、燃料運転に移行する指令が発せら
れる（ステップ１０２）。これに基づいてステップ１０
３でガバナ２１に定格回転ＮＥＲを維持する指令が出さ
れる。

これによりガバナ２１は現在の回転数と指令回転数の差
に応じて、ガバナ出力軸（ガバナインデックス）２２を
回転させ、リンク機構２３を介して合計燃料調整ロッド
２４を燃料増大方向（図示矢印５０）に移動させる。こ
れにより主燃料調整ロッド２４の先端はリミットスイッ
チＬＳＩを動作させ、図示していない制限シリンダによ
り約５０％負荷に対応した位置に制限されるようになっ
ている。このような制限シリンダを設けた理由は、起動
初期にガバナ２１は回転数の差が極めて大きいことから
、最大のガバナインデックスを出力することになり、そ
れに応じた燃料をエンジン気筒内に噴射しても、気筒内
の空気量が十分でないため、噴射された燃料が完全燃焼
できず、多量のすすが発生するので、これを防ぐ必要が
あるからである。一方、エアシリンダ４ｏは電磁弁４３
から供給される制御空気により最も伸長された位置、す
なわちガス燃料噴射量が零％に対応する位置に拘束して
いる。従って、合計燃料調整ロッド２４が燃料増方向に
移動すると、連結バー２８はＣ点を中心として図におい
て反時計方向に回動される。

このためパイロット燃料調整ロッド２７のＢ点が燃料増
大方向（図示矢印５１方向）に移動される。

そしてこの移動量はリンク機構３３を介してコントロー
ルラック棒７に伝達され、これを押し込むことによって
燃料噴射弁１にパイロット燃料を供給する。したがって
、ガバナインデックス２２の回転はパイロット燃料調整
ロッド２７にのみ伝達され、これによりエンジンはパイ
ロット燃料専焼モードにより起動される。そして、回転
数ＮＥが上昇するにつれて、ガバナインデックス２２の
回転が戻され、合計燃料調整ロッド２４は引き戻されて
リミットスイッチＬＳＩから離れる。なお、遅延タイマ
４６の設定時間’ｒｓはこの起動時の過渡的なガバナイ
ンデックスの増大が継続する時間以上に設定されている
。このようにして（エンジン回転散転Ｎ［ＥＲに達した
後、例えば負荷発電機と送電母線とを自動的に同期をと
って投入結合する（ステップ１０４）。このようにして
負荷が同期投入されてエンジン負荷が増大すると、合計
燃料調整ロッド２４が増大方向に移動してリミットスイ
ッチＬＳ１を動作させる（ステップ１０５、ステップ１
０６）。これによって遅延タイマ４６が動作を開始し、
その設定時間Ｔ　ｓ　（例えば約１０秒）が満了すると
、スイッチ４７と電磁リレー４８を介して電磁弁４３が
切替えられる。なおスイッチ４７はガス燃料による自動
運転を解除する手動スイッチであり、通常はオンされて
いる。また、合計燃料調整ロッド２４の動きが速く、遅
延タイマ４６が満了する前にリミットスイッチＬＳ２を
動作させる位置に達した場合には、リミットスイッチＬ
Ｓ２の動作信号により電磁弁４３が切替えられる（ステ
ップ１０８）。電磁弁４３が切替えられると、エアシリ
ンダ４０による拘束が解除されるから、ガス燃料調整ロ
ッド２６は自由に移動可能となる。一方エアシリンダ４
１と４２に制御空気が供給され、それぞれのシリンダが
伸長して、パイロット燃料調整ロッド２７を予め設定さ
れたパイロン１〜燃料噴射量の下限量（例えば５％）に
対応する位置に拘束する。このようにして起動時のパイ
ロット燃料専焼モードに切替えられる（ステップ１０９
）。すなわちガバナインデックスに対応する合計燃料要
求量の５％がパイロット燃料に設定され、残りが合計燃
料調整ロット（２４の動きに連動する連結バー２８を介
してガス燃料調整ロット２６に分配される。これにより
、ガス燃料調整ロットが燃料増大方向（図示矢印５２）
に変位され、その運動がリンク機構３２を介してコント
ロールラック棒６に伝達される。そして、コントロール
ラック棒の出し入れ位置に応した量のコントロールオイ
ル２が燃料噴射弁１に供給され、それに応じた量のガス
燃料がエンジン気筒内に噴射され、ガス燃料とパイロッ
ト燃料の混焼モート運転に切替えられる。なお、エアシ
リンダ４１はガス燃料とパイロット燃料の混焼モードに
切替えるときに、パイロット燃料を下限量まで押し戻す
ためのものであり、またエアシリンダ４２はパイロット
燃料の下限量を確保するためのものであり、エアシリン
ダ４２はエアシリンダ４１よりも大口径ピストンが用い
られている。

また、混焼モード運転中に負荷ＰＥが減少し、第１の基
準値ＰＥ１以下に低下すると（ステップ１１１）、合計
燃料調整ロット２４がリミットスイッチＬＳＩをオフす
るから電磁リレー４８がオフとなり、電磁弁４３が切替
わり、パイロン１−燃料専焼モードに切替えられる（ス
テップ１１２）。

なお、電磁リレー４８には図示していない他の安全装置
等から異常信号により、混焼運転モードからパイロンＩ
・燃料専焼モードに切替えるようになっている（ステッ
プ１１０）。このようにしてステップ］１２でパイロッ
ト燃料専焼モードに切替えた後、ステップ１１３に移行
してエンジンを停止すべきか否か判断し、肯定判断のと
きにはステップ１１４に停止させる。一方、ステップ】
１３における判断がエンジンを停止させる必要がない場
合には、ステップ１０５に戻る。そしてその後負荷が増
大し、再びリミットスイッチＬＳＩを動作させれば、上
述したと同様の手順により混焼モード運転に移行される
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、小型の複式燃料
ディーゼルエンジンに適した簡単な構成で、かつ小形で
安価な燃料配分装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統構成図、第２図は第１
図図示実施例のリンク機構の斜視図、第３図は第１図図
示実施例の動作手順を示すフローチャー１・、第４図は
第１図図示実施例の動作を説明するタイムチャー１〜で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ガバナから与えられる合計燃料要求量に応じて軸方
   向位置が移動される合計燃料調整ロッドと、該合計燃料
   調整ロッドを挾んでそれぞれ略平行にかつ軸方向移動自
   由に設けられた主燃料調整ロッドおよびパイロット燃料
   調整ロッドと、所定の中間部位が前記合計燃料調整ロッ
   ドに枢着されるとともに、両端がそれぞれ前記主燃料と
   パイロット燃料の各調整ロッドに少なくとも回動自由に
   係合されてなる連結バーと、前記主燃料調整ロッドと前
   記パイロット燃料調整ロッドの軸方向運動をそれぞれ主
   燃料とパイロット燃料の燃料噴射量調整手段に伝達する
   リンク機構と、与えられる指令により前記主燃料調整ロ
   ッドの位置を主燃料噴射量の零に対応した位置に拘束す
   る主燃料供給停止手段と、与えられる指令により前記パ
   イロット燃料調整ロッドの位置が設定されたパイロット
   燃料噴射量の下限量に拘束するパイロット燃料下限設定
   手段と、ディーゼルエンジンの負荷が予め設定された基
   準値未満のときに前記主燃料供給停止手段に指令を与え
   、該基準値以上のときに前記パイロット燃料下限設定手
   段に指令を与える燃料モード切替手段と、を含んでなる
   複式燃料ディーゼルエンジンの制御装置。