(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気マニホルド（７）に接続されたエア通路（１ｂ）には圧縮ガス容器（１９）からの気体燃料を気体燃料供給装置（１５）のガスインジェクタ（１７）を介して導入するよう構成され、エンジンのシリンダヘッド（１０ａ）には液体燃料を噴射する液体燃料供給装置（２４）の液インジェクタ（３０）が装着されたデュアルフューエルエンジン運転装置において、外部信号発信基地（Ｓ）からの信号を受信して気体燃料制御装置（２２）および液体燃料制御装置（２３）に指示を与える外部信号受信装置（２１）が車両（Ｔ）に装着され、気体燃料供給装置（１５）にはガスインジェクタ（１７）からの噴射ガスを制御する気体燃料制御装置（２２）が電気的に接続され、液体燃料供給装置（２４）には液インジェクタ（３０）からの噴射量を制御する液体燃料制御装置（２３）が電気的に接続され、前記気体燃料制御装置（２２）および液体燃料制御装置（２３）はそれぞれ外部信号受信装置（２１）から低排出ガスレベル走行の信号を受信すると液インジェクタ（３０）の噴射量を絞りガスインジェクタ（１７）を開き、そして低排出ガスレベル走行の信号がない場合には液インジェクタ（３０）を開き、ガスインジェクタ（１７）を閉じ、圧縮ガス容器（１９）に気体燃料が所定量ない状態ではガスインジェクタ（１７）を閉とし、液インジェクタを開とする機能を有することを特徴とするデュアルフューエルエンジンの運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに気体燃料供給装置及び液体燃料供給装置を設け、気体燃料及び液体燃料を使用可能に構成したデュアルフューエルエンジンの運転方法と装置に関し、特に特定地域を気体燃料で走行し、その他の地域では液体燃料で走行することを可能にした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、車両に搭載される従来の気体燃料、例えばＣＮＧ（圧縮天然ガス）使用のガスエンジンを示している。このガスエンジンでは、吸気系のエアクリーナＡＣから吸気管３１で導かれたエアが過給機３２のコンプレッサ３３で加圧され、キャブレタに類似の気体燃料供給装置４５から供給されるガスと混合するようになっている。
【０００３】
気体燃料供給装置４５は吸気加圧エアの燃焼室３９への流入量を調節するスロットル弁４６と、ＣＮＧを所定圧に減圧して加圧エアに噴入させるガスインジェクタ４７と、緊急遮断装置４８と、で主要構成がされている。その緊急遮断装置４８に圧縮ガス容器４９が接続されている。
【０００４】
ガスインジェクタ４７によってＣＮＧと混合したエアは、吸気マニホールド３７から吸気口３８及び吸気弁３８ａを介してシリンダブロック４０とヘッド４０ａとピストン４１で形成される燃焼室３９に流入され、点火プラグ４８で点火され燃焼して排気弁４２ａ及び排気口４２を介して排気マニホールド４３至り、過給機３２の排気タービン３４で排気エネルギーを回収されて排気管ＥＰに通じるようになっている。
【０００５】
このような、ＣＮＧ使用のガスエンジンやＬＰＧ使用のガスエンジンは低ＮＯｘを始めとする低ＣＯ、低ＨＣで排出ガスレベルが低いエンジンとして認められている。そして、一般に使用される液体燃料、特に、経済性から使用される軽油を使用のディーゼルエンジンに対しては排出ガスの優位性が衆知である。
【０００６】
しかしながら、現段階では、ＣＮＧやＬＰＧは、燃費が劣ることと、サービスステーションが少ないこと、ガス燃料容器と周辺機器の重量、占有容積の過大から燃料貯蔵量が少なく長距離輸送に耐えられない、等の欠点がある。そのためガスエンジンは、特定地域の路線バスやごみ収集車等の近距離走行車用に限定されている。
【０００７】
なお、ガス燃料に熱量比で５％以下の少量の軽油を混合させることで、ガスの着火性を良くしかつ消費量を節約させると共にガス燃料専用に相当する低公害排気ガスレベルを確保できることが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来技術に鑑みて提案されたもので、大都市等の特定地域では排気ガスレベルの低いガス燃料主体走行にし、特定地域外では軽油等の液体燃料走行にして、走行距離の長い車両にするデュアルフューエルエンジンの運転装置の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、エンジンの吸気マニホルド７に接続されたエア通路１ｂには圧縮ガス容器１９からの気体燃料を気体燃料供給装置１５のガスインジェクタ１７を介して導入するよう構成され、エンジンのシリンダヘッド１０ａには液体燃料を噴射する液体燃料供給装置２４の液インジェクタ３０が装着されたデュアルフューエルエンジン運転装置において、外部信号発信基地Ｓからの信号を受信して気体燃料制御装置２２および液体燃料制御装置２３に指示を与える外部信号受信装置２１が車両Ｔに装着され、気体燃料供給装置１５にはガスインジェクタ１７からの噴射ガスを制御する気体燃料制御装置２２が電気的に接続され、液体燃料供給装置２４には液インジェクタ３０からの噴射量を制御する液体燃料制御装置２３が電気的に接続され、前記気体燃料制御装置２２および液体燃料制御装置２３はそれぞれ外部信号受信装置２１から低排出ガスレベル走行の信号を受信すると液インジェクタ３０の噴射量を絞りガスインジェクタ１７を開き、そして低排出ガスレベル走行の信号がない場合には液インジェクタ３０を開き、ガスインジェクタ１７を閉じ、圧縮ガス容器１９に気体燃料が所定量ない状態ではガスインジェクタ１７を閉とし、液インジェクタを開とする機能を有している。
【００１１】
上記の様な構成を具備する本発明によれば、ガスエンジンに液体燃料供給装置を付設してデュアルフューエルエンジンとし、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）等の外部信号受信装置で衛星航法等の外部信号を受信して走行地域を判断し、特定地域では気体燃料（例えば圧縮天然ガス）主体走行によって排気ガスレベルを抑え、それ以外の地域では軽油等の液体燃料で走行して長距離走行を可能にしている。
【００１２】
本発明の実施に際して、前記液体燃料供給装置は、コモンレール式インジェクタであるのが好ましい。
この様に構成すれば、気体燃料を主体とする運転においては、高圧噴射で且つ気体燃料とエアの混合気に少量の液体燃料を正確に噴射できるので、気体燃料の着火性を良くすると共に、気体燃料の消費を節約して排出ガスレベルを低く抑えることが出来る。一方、軽油等の液体燃料だけの走行では、一般の噴射ポンプに比較して燃費が良く、且つ、排出ガスレベルを低くすることが出来る。
【００１３】
また、前記外部信号受信装置は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）の信号受信装置であるのが好ましい。
ＧＰＳを用いた場合には、双曲線航法やサインポスト法と異なり、地上の特別な設備がなくても、衛星航法によって自己の位置を正確に決定できるという長所がある。
【００１４】
或いは、前記外部信号受信装置は、ナビゲーションシステム受信系（ＶＩＣＳ）の電波受波装置（ＦＭ）であるのも好ましい。さらに、前記外部信号受信装置は、ナビゲーションシステム受信系（ＶＩＣＳ）のビーコンであるのも好ましい。
【００１５】
これに加えて、本発明によれば、吸気管に過給機のコンプレッサが介装され、且つ、排気管に過給機の排気タービンを介装して、所謂ターボチャージャを組み込む事が好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１−図３を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、車両に搭載されるＣＮＧ使用のガスエンジンに液体燃料供給装置２４が付設されデュアルフューエルエンジンとなった状態を示されている。
【００１７】
このエンジンでは、明示しない吸気系のエアクリーナＡＣに吸気管１の一端が接続され他端が過給機２のコンプレッサ３に接続され、コンプレッサ３から第２のエア通路１ａと第３のエア通路１ｂによって気体燃料供給装置１５を介して吸気マニホールド７に接続されている。なお、エアクリーナＡＣからのエアは過給機２を経由しないノーマル吸気であっても良い。
【００１８】
気体燃料供給装置１５は、第２及び第３のエア通路１ａ、１ｂを通る加圧エアの燃焼室９への流入量を調節するスロットル弁１６と、ＣＮＧを所定圧に減圧して加圧エアに噴入させるガスインジェクタ１７と、緊急遮断装置１８とを含んで構成されている。そして、緊急遮断装置１８に圧縮ガス容器１９が接続されている。また、気体燃料供給装置１５には気体燃料制御装置２２が電気的に接続されている。
【００１９】
吸気マニホールド７は、シリンダヘッド１０ａの吸気口８に装着され吸気弁８ａを介して燃焼室９に接続されている。燃焼室９は排気弁１２ａを介して排気口１２に装着された排気マニホールド１３に接続され、第４の通路１３ａを介して排気タービン４に接続されている。
【００２０】
液体燃料供給装置であるコモンレール式インジェクタ２４は、昇圧ポンプと蓄圧部であるコモンレール２６と噴射装置の軽油インジェクタ３０とで構成されている。そして軽油インジェクタ３０は、燃焼室９に軽油を噴射するようシリンダヘッド１０ａに装着されていて、コモンレール２６を介して軽油タンク２５に接続されている。
【００２１】
また、コモンレール式インジェクタ２４には液体燃料制御装置２３が電気的に接続され、気体燃料制御装置２２と共に外部電波受信装置であるＧＰＳ２１に接続されている。
【００２２】
図２に、外部信号発信基地Ｓと車両位置と特定地域との関係を模式的に示す。受信機能としては、外部信号発信基地Ｓからの、例えば、複数の人口衛星Ｓ１からの信号を、走行する車両Ｔに装着されたＧＰＳ２１で受信し、現在位置が郊外Ｋか特定地域Ｃかを判断するようになっている。そして、走行地域によってエンジンに供給する燃料を、ガス主体か軽油のみかを決定して気体燃料制御装置２２及び液体燃料制御装置２３から燃料供給装置１５、２４に指示するようになっている。符号Ｓ２は、人口衛星Ｓ１に代わる地上発信基地を示している。
ここで、符号ＦＳは、ＣＮＧスタンドであって、走行時のガス残量を勘案した充填用のものである。
【００２３】
上記の構成について最初にエンジンの燃焼作用を説明し、次いでガス及び軽油のデュアルフューエル運転方法を説明する。
エアクリーナＡＣから導かれたエアは過給機２のコンプレッサ３で加圧され、第２のエア通路１ｂでガスインジェクタ１７の噴出ガスと合流して吸気マニホールド７に入るようになっている。ここで、ガスインジェクタ１７からの噴出ガス量は気体燃料制御装置２２で制御され、その制御によって燃料ガスの噴出量は０〜１００％まで広範に変化するよう構成されている。
【００２４】
ガスインジェクタ１７によってＣＮＧと混合したエアは、吸気マニホールド７から吸気口８及び吸気弁８ａを介してシリンダブロック１０とヘッド１０ａとピストン４１で形成される燃焼室３９に流入される。他方、燃料噴射装置であるインジェクタ３０からも軽油が燃焼室に噴射される。
【００２５】
上記のようにガスと軽油が燃焼室に供給されるが、その供給割合は後述のように車両が走行する地域によって気体燃料制御装置２２及び液体燃料制御装置２３で決定される。
【００２６】
燃焼室９で燃焼した排気ガスは、排気マニホールド１３を経由し、排気タービン４でエネルギを回収されて排気管ＥＰに排出される。
【００２７】
次いで、デュアルフューエル運転法について、図３のフローチャートによって説明する。ステップＳ１において、低排出ガスレベル走行（以下、「低ＮＯｘ走行」と略記する。）か否かを判断する。即ち、ＧＰＳ２１によって現在位置が都市部等の特定地域Ｃであれば低ＮＯｘ走行であり、郊外Ｋでは軽油使用の通常走行である。そして、低ＮＯｘ走行指示であれば（ステップＳ１がＹｅｓ）、ステップＳ３でガス主体の走行をする。この場合は、熱量比５％以下の微量の軽油を燃焼室９に噴射してガス主体でエンジン運転し走行する。作動要領としては、液インジェクタである軽油インジェクタ３０の噴射量を絞り、ガスインジェクタ１７を開とする。
【００２８】
低ＮＯｘ走行指示でない場合（ステップＳ１がＮＯ）は、ステップＳ２で軽油インジェクタ３０を開とし、ガスインジェクタ１７を閉として、軽油だけのいわばディーゼル運転のみの走行をする。
【００２９】
ステップＳ４では、ガス保有量の確認をする。圧縮ガス容器１９にガスが所定量あれば（ステップＳ４がＮＯ）、前ステップＳ１〜Ｓ３を継続する。
これに対して、ガスが不足の状態（ステップＳ４がＹｅｓ）では、ステップＳ５に行く。
【００３０】
ステップＳ５では、ガスが供給不能な状態なのでステップＳ２と同様に軽油インジェクタ３０を開とし、ガスインジェクタを閉として、軽油だけのディーゼル運転走行をする。
【００３１】
ステップＳ６では、走行時の燃料供給の記録をする。ステップＳ５状態での記録なので、軽油の使用状況を時系列で記録する。したがって、軽油以外はガス使用となり使用燃料を明確に判定できる。
ステップＳ６が完了したなら、ステップＳ４に戻る。
【００３２】
図示の実施形態において、外部信号受信装置は、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）の信号受信装置が例示されている。しかし、前記外部信号受信装置はＧＰＳに限定されるものではなく、ナビゲーションシステム受信系（ＶＩＣＳ）の電波受波装置（ＦＭ）であっても良いし、或いは、ナビゲーションシステム受信系（ＶＩＣＳ）のビーコンであっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）  ガスエンジンに液体燃料供給装置を付設してデュエルフューエル化し、ＧＰＳ等の外部信号受信装置を使用して都市部では低公害のガス主体運転走行とし、郊外では軽油運転走行として長距離走行を可能にして低公害走行及び無給油長距離走行を可能にしている。
（２）  液体燃料供給装置をコモンレール式インジェクタにすれば、高圧噴射によって精度の良い微量噴射ができ、また噴射量全域にわたって燃費がよくなり排気公害を少なくする。
（３）  外部信号受信装置をＧＰＳにすれば、双曲線航法やサインポスト航法より安価で容易に、正確に自己の位置を決定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデュアルフューエルエンジンの運転方法と装置の実施形態を示すブロック図。
【図２】走行位置の認識を決定する電波航法利用の説明図。
【図３】図１の作用を説明するフローチャート図。
【図４】従来のガスエンジンを示すブロック図。
【符号の説明】
ＡＣ・・エアクリーナ
ＥＰ・・排気管
Ｃ・・・都市部
Ｋ・・・郊外
Ｓ・・・電波航法発信基地
Ｓ１・・人工衛星
Ｓ２・・送信局
ＧＰ・・ＧＰＳ
ＦＳ・・ガス燃料スタンド
１・・・吸気管
２・・・過給機
３・・・コンプレッサ
４・・・排気タービン
７・・・吸気マニホールド
８・・・吸気口
８ａ・・吸気弁
９・・・燃焼室
１０・・シリンダブロック
１１・・ピストン
１２・・排気口
１２ａ・・排気弁
１３・・排気マニホールド
１５・・気体燃料供給装置
１６・・スロットル弁
１７・・ガスインジェクタ
１８・・緊急遮断弁
１９・・圧縮ガス容器
２１・・外部電波受信装置、ＧＰＳ
２２・・気体燃料制御装置
２３・・液体燃料制御装置
２４・・液体燃料供給装置、コモンレール式インジェクタ
２５・・軽油タンク
２６・・コモンレール
３０・・軽油インジェクタ
【図１】
0004063409.tif 000002
【図２】
0004063409.tif 000003
【図３】
0004063409.tif 000004
【図４】
0004063409.tif 000005