特許ウォッチ

公開番号2024178277
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-24
出願番号2024161023,2023143532
出願日2024-09-18,2021-09-21
発明の名称エンジンシステム及び気体燃料燃焼方法
出願人ヤンマーホールディングス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F02D 41/34 20060101AFI20241217BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実現できるエンジンシステムを提供する。
【解決手段】エンジンシステム100は、空気及び気体燃料が供給される燃焼室を有し、気体燃料を燃焼させる。エンジンシステム100は、液体燃料噴射部66と、制御部211とを備える。液体燃料噴射部66は、液体燃料を噴射して、気体燃料に着火する。制御部211は、液体燃料噴射部66を制御する。制御部211は、気体燃料の着火後の火炎伝播が終了した後に液体燃料の噴射を実行するように、液体燃料噴射部66を制御し、気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実行する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
空気及び気体燃料が供給される燃焼室を有し、前記気体燃料を燃焼させるエンジンシステムであって、
液体燃料を噴射して、前記気体燃料に着火する液体燃料噴射部と、
前記液体燃料噴射部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記気体燃料の着火後の火炎伝播が終了した後に、前記液体燃料の後続噴射を実行し燃焼させ、
前記気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実行する、エンジンシステム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御部は、火炎伝播終了後の前記液体燃料の噴射回数、火炎伝播終了後の前記液体燃料の噴射量、及び火炎伝播終了後の前記液体燃料の噴射タイミングのうちの少なくとも１つを変更可能である、請求項１に記載のエンジンシステム。
【請求項３】
所定期間において複数回の燃焼サイクルが実行され、
前記液体燃料噴射部は、前記燃焼サイクルごとに、前記気体燃料の着火と火炎伝播終了後の前記液体燃料の後続噴射とを実行し、
前記制御部は、前記所定期間内では、前記気体燃料に着火する際の前記液体燃料の噴射量の増加を禁止する、請求項１又は請求項２に記載のエンジンシステム。
【請求項４】
前記気体燃料に着火する際の前記液体燃料の噴射量の増加とは、エンジンに対する負荷の上昇に応じた前記液体燃料の噴射量の増加のことであり、
前記所定期間は、１０秒間を示す、請求項３に記載のエンジンシステム。
【請求項５】
空気及び気体燃料を燃焼室に供給して前記気体燃料を燃焼させるエンジンにおける気体燃料燃焼方法であって、
液体燃料を噴射して、前記気体燃料に着火するステップと、
前記気体燃料の着火後の火炎伝播が終了した後に、前記液体燃料の後続噴射を実行し燃焼させるステップと
を含み、
前記気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実行する、気体燃料燃焼方法。
【請求項６】
火炎伝播終了後の前記液体燃料の噴射回数、火炎伝播終了後の前記液体燃料の噴射量、及び火炎伝播終了後の前記液体燃料の噴射タイミングのうちの少なくとも１つを変更可能である、請求項５に記載の気体燃料燃焼方法。
【請求項７】
所定期間において複数回の燃焼サイクルが実行され、
前記燃焼サイクルごとに、前記気体燃料の着火と火炎伝播終了後の前記液体燃料の後続噴射とが実行され、
前記所定期間内では、前記気体燃料に着火する際の前記液体燃料の噴射量の増加が禁止される、請求項５又は請求項６に記載の気体燃料燃焼方法。
【請求項８】
前記気体燃料に着火する際の前記液体燃料の噴射量の増加とは、前記エンジンに対する負荷の上昇に応じた前記液体燃料の噴射量の増加のことであり、
前記所定期間は、１０秒間を示す、請求項７に記載の気体燃料燃焼方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンシステム及び気体燃料燃焼方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されている内燃機関操作方法では、ディーゼルタイプの二元燃料内燃機関を操作する。内燃機関は、燃焼室と、第１燃料の第１燃料供給装置と、第２燃料の第２燃料供給装置とを含む。内燃機関操作方法は、第１ステップ～第４ステップを含む。
【０００３】
第１ステップにおいて、燃焼室において第１燃料を予混合する。第２ステップにおいて、第１燃料を含む装入材料を、第２燃料の自己着火を可能にする条件まで圧縮する。第３ステップにおいて、燃焼室への第２燃料の第１噴射を実施して、第２燃料の自己着火を開始することにより、第１燃料を着火する。これによって、第１燃料の予混合火炎伝播燃焼の条件を開始する。第４ステップにおいて、少なくとも１回の後続噴射を実施するが、後続噴射によって追加の運動エネルギーを燃焼過程に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１２－５３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている内燃機関操作方法では、火炎の伝播速度を高めることを目的として、後続噴射を実行している。火炎の伝播速度を高めることで燃焼速度が速くなると、燃焼時の最高温度が高温になる。その結果、第１燃料の燃焼の際に窒素酸化物の生成量が増加する。また、第１燃料の燃焼の際には、未燃焼の炭化水素が発生する場合がある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実現できるエンジンシステム及び気体燃料燃焼方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面によれば、エンジンシステムは、空気及び気体燃料が供給される燃焼室を有し、前記気体燃料を燃焼させる。前記エンジンシステムは、液体燃料噴射部と、制御部とを備える。前記液体燃料噴射部は、液体燃料を噴射して、前記気体燃料に着火する。前記制御部は、前記液体燃料噴射部を制御する。前記制御部は、前記気体燃料の着火後の火炎伝播が終了した後に、前記液体燃料の後続噴射を実行し燃焼させ、前記気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実行する。
【０００８】
本発明の他の局面によれば、空気及び気体燃料を燃焼室に供給して前記気体燃料を燃焼させるエンジンにおける気体燃料燃焼方法は、液体燃料を噴射して、前記気体燃料に着火するステップと、前記気体燃料の着火後の火炎伝播が終了した後に、前記液体燃料の後続噴射を実行し燃焼させるステップとを含み、前記気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実行する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、気体燃料を燃焼させる際に、窒素酸化物の生成の抑制と、未燃焼の炭化水素の残存の抑制とのうちの少なくとも一方を実現できるエンジン及び気体燃料燃焼方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す模式図である。
本実施形態に係るエンジンシステムを示すブロック図である。
（ａ）は、本実施形態に係る液体燃料の噴射タイミングの一例を示す図である。（ｂ）は、本実施形態に係る液体燃料の噴射タイミングの他の例を示す図である。
本実施形態に係るエンジンにおける気体燃料の燃焼特性を模式的に示す図である。
（ａ）は、本実施形態に係るエンジンにおける未燃焼の炭化水素の残存量を模式的に示すグラフである。（ｂ）は、本実施形態に係るエンジンにおける窒素酸化物の生成量を模式的に示すグラフである。
本実施形態に係るエンジンの燃焼サイクルを模式的に示すタイムチャートである。
本実施形態に係る液体燃料の噴射角度を模式的に示す図である。
本実施形態に係る気体燃料燃焼方法を示すフローチャートである。
本実施形態の変形例に係る気体燃料燃焼方法を示すフローチャートである。
（ａ）は、本発明の実施例１～６に係るエンジンにおける未燃焼の炭化水素の残存量を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の実施例１～６に係るエンジンにおける窒素酸化物の生成量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許