(57)【要約】【課題】低ＮＯｘ化と、高効率化とを両立することができるデュアルフューエルエンジンを提供する。【解決手段】ガス燃料と、着火補助燃料とを使用するデュアルフューエルエンジン１において、  着火補助燃料噴射開始から燃焼開始までの時間をτ１（クランク角）とし、  着火補助燃料噴射終了から燃焼開始までの時間をτ２（クランク角）とする場合に、  １１．５≦τ１≦１７．５  かつ、  ５．０≦τ２≦１０．０であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料と、着火補助燃料とを使用するデュアルフューエルエンジンにおいて、
着火補助燃料噴射開始から燃焼開始までの時間をτ１（クランク角）とし、
着火補助燃料噴射終了から燃焼開始までの時間をτ２（クランク角）とする場合に、
１１．５≦τ１≦１７．５  かつ、
５．０≦τ２≦１０．０
であることを特徴とするデュアルフューエルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽油等のディーゼル燃料と、天然ガスやバイオガス等のガス燃料とによってデュアルフューエル燃焼を行うデュアルフューエルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、少量のディーゼル燃料の自己着火を着火源として、ガス燃料等の予混合気を燃焼させるデュアルフューエル燃焼が知られている。
【０００３】
従来より、このようなデュアルフューエル燃焼において、低ＮＯｘ化や高効率化を図るために、ＮＯｘの排出源であるディーゼル燃料の燃焼割合を絞ることで低ＮＯｘ化し、ＮＯｘが減少した分、ガス燃料を空気で希薄した予混合気の空気過剰率を小さく（ガス燃料を濃く）設定することで、未燃ＨＣを低減し、熱効率を改善することが行われていた。
【０００４】
また、予混合気に対して自己着火するディーゼル燃料を複数回噴射することで、先噴射による火炎に、後噴射の火炎による追加の運動エネルギーを供給し、これによって乱流の強化、火炎伝播を急速化して燃焼効率の向上を図ることが行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のように、ディーゼル燃料の燃焼割合を絞って予混合気の空気過剰率を小さく設定したデュアルフューエル燃焼の場合、ディーゼル燃料の燃焼割合の減少によって予混合気の燃焼が不安定になってしまうので、性能向上ができないといった不都合を生じる。
【０００７】
一方、上記従来のように、ディーゼル燃料を複数回噴射するデュアルフューエル燃焼の場合、ディーゼル燃料による自己着火燃焼の増加により、ＮＯｘが増加することとなってしまう。
【０００８】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、低ＮＯｘ化と、高効率化とを両立することができるデュアルフューエルエンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係るデュアルフューエルエンジンは、ガス燃料と、着火補助燃料とを使用するデュアルフューエルエンジンにおいて、
着火補助燃料噴射開始から燃焼開始までの時間をτ１（クランク角）とし、
着火補助燃料噴射終了から燃焼開始までの時間をτ２（クランク角）とする場合に、
１１．５≦τ１≦１７．５  かつ、
５．０≦τ２≦１０．０
であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、τ１、τ２の設定により、ディーゼル燃焼の着火遅れを創出させることにより、ディーゼル燃料は、希薄予混合化した状態で自着火することとなり、ディーゼル燃焼に起因するＮＯｘ生成の低減を図ることができる。
【００１１】
また、低ＮＯｘ化した分、予混合気のλを小さく（濃く）設定することが可能で、燃焼速度の向上ならびに未燃ＨＣ低減により熱効率についても改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るデュアルフューエルエンジンにおける着火補助燃料の噴射から燃焼までのタイミングを説明するグラフである。
【図２】本発明に係るデュアルフューエルエンジンの全体構成の概略図である。
【図３】本発明に係るデュアルフューエルエンジンにおける着火補助燃料噴射から着火までの時間をそれぞれ変更した場合の各燃焼状態を示すグラフである。
【図４】本発明に係るデュアルフューエルエンジンにおける着火補助燃料の噴射から着火までの時間と、図３に示す各燃焼状態における熱発生時のグラフの重心位置との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、デュアルフューエルエンジン1におけるディーゼル燃料の噴射タイミングを説明するグラフを示し、図２は同デュアルフューエルエンジン１の全体構成の概略を示している。
【００１５】
本発明に係るデュアルフューエルエンジン1は、ガス燃料と、着火補助燃料とを使用するものであって、着火補助燃料噴射開始から燃焼開始までの時間をτ１（クランク角）とし、着火補助燃料噴射終了から燃焼開始までの時間をτ２（クランク角）とする場合に、１１．５≦τ１≦１７．５かつ、５．０≦τ２≦１０．０となされたものである。
【００１６】
ガス燃料は、吸気経路２１を通過する空気と、ガス供給経路２２からのガスとをミキサー２３で混合し、得られた予混合気を、吸気経路２１からシリンダ１１内に供給するようになされている。なお、ミキサー２３の代わりにガス燃料噴射弁によって燃料ガスを吸気経路２１に噴射し、予混合気を得るようになされたものであってもよい。
【００１７】
着火補助燃料は、当該着火補助燃料であるディーゼル燃料が入った燃料油タンク３１からの燃料を、燃料噴射ポンプ３２を介して燃料噴射弁３３に供給し、当該燃料噴射弁３３によってシリンダ１１内に噴射するようになされている。燃料噴射弁３３からの着火補助燃料の噴射は、クランク角に合わせて燃料噴射ポンプ３２からの着火補助燃料の噴射開始および噴射停止を行うことによって制御するようになされている。
【００１８】
デュアルフューエルエンジン１は、吸気経路２１からシリンダ１１内に供給したガス燃料を、ピストン１２によって圧縮し、この圧縮するタイミングに合わせて燃料噴射弁３３から着火補助燃料を供給することで、当該着火補助燃料をガス燃料に自着火させて燃焼を得ることができるようになされている。燃焼によって発生した排気ガスは、排気経路４１から排気するようになされている。
【００１９】
この燃料噴射弁３３から着火補助燃料を噴射するタイミングは、図１に示すように、着火補助燃料噴射開始（噴射弁のリフト開始）から燃焼開始までの期間をτ１（クランク角）、着火補助燃料噴射終了（噴射弁のフリト終了）から燃焼開始までの期間をτ２（クランク角）とした場合に、１１．５≦τ１≦１７．５かつ、５．０≦τ２≦１０．０となるように設定されている。
【００２０】
このように、τ１およびτ２を設定することで、本発明に係るデュアルフューエルエンジン１は、ディーゼル燃焼の着火遅れを創出させることができることとなり、ディーゼル燃料は、希薄予混合化した状態で自着火することとなる。したがって、本発明に係るデュアルフューエルエンジン１は、ディーゼル燃焼に起因するＮＯｘ生成の低減を図ることができる。
【００２１】
また、低ＮＯｘ化した分、予混合気のλを小さく（濃く）設定することが可能で、燃焼速度の向上ならびに未燃ＨＣ低減により熱効率についても改善することができる。
【００２２】
よって、本発明に係るデュアルフューエルエンジン１は、低ＮＯｘ化と、高効率化とを両立することができることとなる。
【００２３】
図３は、着火補助燃料の噴射から着火までの時間をそれぞれ変更した各燃焼状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示している。このうち、Ａ，Ｂ，Ｃは、本発明に係る燃焼状態を示している。また、Ａは、τ１およびτ２の上限の臨界値における燃焼状態を示し、Ｃは、τ１およびτ２の下限の臨界値における燃焼状態を示している。Ｂは，Ｃとほぼ重複している。
【００２４】
また、図４は、着火補助燃料の噴射から着火までの時間（クランク角）と、図３の各燃焼状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおける熱発生時のグラフの重心位置のクランク角との関係を示している。
【００２５】
なお、図３に示す各燃焼状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおいては、着火補助燃料の使用量を同一とした条件下において、ＮＯｘが規制値以下となるように予混合気の空気過剰率を小さく（ガス燃料を濃く）して未燃ＨＣの低下を図った条件で燃焼させた。
【００２６】
図３および図４に示すグラフの結果からは、ある一定時間早く燃料を噴射して着火遅れを創出させた本発明に係る燃焼状態Ａ，Ｂ，Ｃの場合は、燃速度が速く、熱効率が改善されていることが確認できた。
【符号の説明】
【００２７】
１  デュアルフューエルエンジン
τ１  時間（着火補助燃料噴射開始から燃焼開始までの時間）
τ２  時間（着火補助本領噴射終了から燃焼開始までの時間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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