JPH11246879A - 燃料、圧縮点火機関、及びバーナー - Google Patents
燃料、圧縮点火機関、及びバーナーInfo
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- JPH11246879A JPH11246879A JP10046805A JP4680598A JPH11246879A JP H11246879 A JPH11246879 A JP H11246879A JP 10046805 A JP10046805 A JP 10046805A JP 4680598 A JP4680598 A JP 4680598A JP H11246879 A JPH11246879 A JP H11246879A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮点火機関に用いるときに、燃料噴射弁等
に摩耗を生じないようにしたジメチルエーテル含有燃
料。 【解決手段】 ジメチルエーテルと軽油を１対１に混合
して、加圧液化状態で燃料ボンベ２０から燃料供給系１
４を介してエンジン本体１２の燃料噴射弁１６に供給す
る。
に摩耗を生じないようにしたジメチルエーテル含有燃
料。 【解決手段】 ジメチルエーテルと軽油を１対１に混合
して、加圧液化状態で燃料ボンベ２０から燃料供給系１
４を介してエンジン本体１２の燃料噴射弁１６に供給す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮点火機関等
に適した、ジメチルエーテルを含む燃料、これを用いる
圧縮点火機関及びバーナーに関する。
に適した、ジメチルエーテルを含む燃料、これを用いる
圧縮点火機関及びバーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、ジメチルエーテル（以下ＤＭＥ）
を軽油の代わりに用いたディーゼル機関が提案されてい
る。
を軽油の代わりに用いたディーゼル機関が提案されてい
る。
【０００３】これは、ＤＭＥのセタン価が高いこと、燃
焼時に煤の排出がほとんどないこと、ＤＭＥが石炭、天
然ガス、バイオマス、廃棄プラスチック等から安価に製
造できる可能性があり、石油代替燃料としてばかりでな
く、再生可能な燃料として期待できるためである。
焼時に煤の排出がほとんどないこと、ＤＭＥが石炭、天
然ガス、バイオマス、廃棄プラスチック等から安価に製
造できる可能性があり、石油代替燃料としてばかりでな
く、再生可能な燃料として期待できるためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、ＤＭＥ
を燃料としたディーゼルエンジンは、軽油を燃料とした
場合と比較してほぼ同等の出力を得ることができるが、
軽油と異なり、ＤＭＥは潤滑性がないために、燃料噴射
弁の可動部等が摩耗して、一定期間使用後に作動不能と
なってしまうという問題点がある。
を燃料としたディーゼルエンジンは、軽油を燃料とした
場合と比較してほぼ同等の出力を得ることができるが、
軽油と異なり、ＤＭＥは潤滑性がないために、燃料噴射
弁の可動部等が摩耗して、一定期間使用後に作動不能と
なってしまうという問題点がある。
【０００５】又、前述のように、ＤＭＥはセタン価が高
いため、燃料供給系を除く機関の大幅な改造をすること
なく、従来のディーゼルエンジンに適用可能であり、又
Ｃ−Ｃ結合を有しないことから、無煙燃焼、即ち吐煙、
粒状物質排出の大幅削減が可能であるが、ＮＯX の低減
ができないという問題点がある。
いため、燃料供給系を除く機関の大幅な改造をすること
なく、従来のディーゼルエンジンに適用可能であり、又
Ｃ−Ｃ結合を有しないことから、無煙燃焼、即ち吐煙、
粒状物質排出の大幅削減が可能であるが、ＮＯX の低減
ができないという問題点がある。
【０００６】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであって、摩耗による燃料噴射弁等の作動不能を生
じることのない、燃料、圧縮点火機関及びバーナーを提
供することを目的とする。
ものであって、摩耗による燃料噴射弁等の作動不能を生
じることのない、燃料、圧縮点火機関及びバーナーを提
供することを目的とする。
【０００７】又、ＮＯX 低減効果の大きいＤＭＥ燃料、
これを用いた圧縮点火機関及びバーナーを提供すること
を目的とする。
これを用いた圧縮点火機関及びバーナーを提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、加圧して液
化されたジメチルエーテルを容積比で３０〜６０％、液
体炭化水素を容積比で７０〜４０％混合して燃料を形成
することにより、上記目的を達成するものである。
化されたジメチルエーテルを容積比で３０〜６０％、液
体炭化水素を容積比で７０〜４０％混合して燃料を形成
することにより、上記目的を達成するものである。
【０００９】又、前記液体炭化水素を軽油あるいは液化
天然ガスとしてもよい。
天然ガスとしてもよい。
【００１０】更に、前記ジメチルエーテルに、予め二酸
化炭素を含ませておいてもよく、又、前記二酸化炭素を
含むジメチルエーテルを、精製前の粗ジメチルエーテル
としてもよい。
化炭素を含ませておいてもよく、又、前記二酸化炭素を
含むジメチルエーテルを、精製前の粗ジメチルエーテル
としてもよい。
【００１１】圧縮点火機関に係る発明は、前記燃料を、
前記ジメチルエーテルが液化される圧力に加圧した状態
で、燃料ポンプにより供給する燃料供給管路と、この燃
料供給管路内の前記燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁
とを備えて構成して、上記目的を達成するものである。
前記ジメチルエーテルが液化される圧力に加圧した状態
で、燃料ポンプにより供給する燃料供給管路と、この燃
料供給管路内の前記燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁
とを備えて構成して、上記目的を達成するものである。
【００１２】又、前記燃料供給管路及びこの燃料供給管
路への燃料入口に、前記燃料を、前記ジメチルエーテル
が液化される圧力下で貯溜するアキュムレータを配置し
てもよい。
路への燃料入口に、前記燃料を、前記ジメチルエーテル
が液化される圧力下で貯溜するアキュムレータを配置し
てもよい。
【００１３】更に、前記燃料供給管路に前記液体炭化水
素のみを追加供給する追加燃料供給装置と、この追加燃
料供給装置からの前記燃料供給管路への炭化水素供給量
を、機関始動時から暖機運転終了時までの間の、少なく
とも機関始動時に、燃焼室に噴射される燃料中の液体炭
化水素が５０％を超え、暖機運転終了後は５０％以下と
なるように制御する制御装置と、を設けてもよい。
素のみを追加供給する追加燃料供給装置と、この追加燃
料供給装置からの前記燃料供給管路への炭化水素供給量
を、機関始動時から暖機運転終了時までの間の、少なく
とも機関始動時に、燃焼室に噴射される燃料中の液体炭
化水素が５０％を超え、暖機運転終了後は５０％以下と
なるように制御する制御装置と、を設けてもよい。
【００１４】又、前記燃焼室から排出される排気ガスの
一部又は全部を、前記燃焼室への吸気系に循環させる排
気ガス再循環装置を設けてもよい。
一部又は全部を、前記燃焼室への吸気系に循環させる排
気ガス再循環装置を設けてもよい。
【００１５】バーナーに関する発明は、前記のような燃
料を、空気を混合して燃焼させるバーナーにより、上記
目的を達成するものである。
料を、空気を混合して燃焼させるバーナーにより、上記
目的を達成するものである。
【００１６】又、前記バーナーにおいて、先端に外側ノ
ズル開口を備えた筒状のアウタノズルと、このアウタノ
ズルの内側に、これと同軸的に配置され、先端に、前記
外側ノズル開口と同心状であり、且つ、その軸方向内側
に近接した位置で開口する内側ノズル開口を備えたイン
ナノズルと、このインナノズル内に前記燃料を液化状態
で供給する燃料供給装置と、前記インナノズル内に設け
られ、前記供給された燃料を、減圧沸騰させる減圧装置
と、を有してなり、減圧沸騰により少なくとも一部が気
化した前記燃料を前記内側ノズル開孔から噴出させ、そ
の少なくとも一部と空気とを、前記内側ノズル開口と外
側ノズル開口との間の位置で混合させ、外側ノズル開口
から噴出させるようにしてもよい。
ズル開口を備えた筒状のアウタノズルと、このアウタノ
ズルの内側に、これと同軸的に配置され、先端に、前記
外側ノズル開口と同心状であり、且つ、その軸方向内側
に近接した位置で開口する内側ノズル開口を備えたイン
ナノズルと、このインナノズル内に前記燃料を液化状態
で供給する燃料供給装置と、前記インナノズル内に設け
られ、前記供給された燃料を、減圧沸騰させる減圧装置
と、を有してなり、減圧沸騰により少なくとも一部が気
化した前記燃料を前記内側ノズル開孔から噴出させ、そ
の少なくとも一部と空気とを、前記内側ノズル開口と外
側ノズル開口との間の位置で混合させ、外側ノズル開口
から噴出させるようにしてもよい。
【００１７】この発明においては、ジメチルエーテルに
炭化水素を混合してあるので、炭化水素により燃料噴射
弁等が潤滑され、摩耗による作動不良を防止することが
できる。
炭化水素を混合してあるので、炭化水素により燃料噴射
弁等が潤滑され、摩耗による作動不良を防止することが
できる。
【００１８】又、ジメチルエーテルに予め二酸化炭素を
含ませるか、二酸化炭素を含む粗ジメチルエーテルとす
ることにより、これが空気中で減圧沸騰する際に二酸化
炭素が放出され、この放出が吸熱反応であることから、
燃焼温度が低下して、燃焼によるＮＯX 発生を抑制でき
る。
含ませるか、二酸化炭素を含む粗ジメチルエーテルとす
ることにより、これが空気中で減圧沸騰する際に二酸化
炭素が放出され、この放出が吸熱反応であることから、
燃焼温度が低下して、燃焼によるＮＯX 発生を抑制でき
る。
【００１９】又、ジメチルエーテルを精製前の粗ジメチ
ルエーテルとすることにより、その製造コストを大幅に
低減させることができる。
ルエーテルとすることにより、その製造コストを大幅に
低減させることができる。
【００２０】又、このようなジメチルエーテルからなる
燃料を用いた圧縮点火機関では、前述のような、液体炭
化水素による潤滑作用、及び、燃焼温度の低下を期待で
きる他に、無煙燃焼であることから、排気ガスを吸気系
に再循環させることができる。
燃料を用いた圧縮点火機関では、前述のような、液体炭
化水素による潤滑作用、及び、燃焼温度の低下を期待で
きる他に、無煙燃焼であることから、排気ガスを吸気系
に再循環させることができる。
【００２１】上記のようなジメチルエーテルを含む燃料
をバーナーに用いた場合、液化したジメチルエーテルを
空気と混合させる際に、ジメチルエーテルが減圧沸騰し
て微粒子化し、効率良く完全燃焼させることができる。
をバーナーに用いた場合、液化したジメチルエーテルを
空気と混合させる際に、ジメチルエーテルが減圧沸騰し
て微粒子化し、効率良く完全燃焼させることができる。
【００２２】又、液状のジメチルエーテルを予め減圧沸
騰させ、少なくとも一部が気体となった状態で空気と混
合することによって、従来の霧化装置等を用いることな
く、燃料を空気と良好に混合させることができる。
騰させ、少なくとも一部が気体となった状態で空気と混
合することによって、従来の霧化装置等を用いることな
く、燃料を空気と良好に混合させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下本発明に係る圧縮点火機関の
実施の形態の例を図面を参照して説明する。ここで、燃
料については、圧縮点火機関の実施の形態の例と共に詳
細に説明する。
実施の形態の例を図面を参照して説明する。ここで、燃
料については、圧縮点火機関の実施の形態の例と共に詳
細に説明する。
【００２４】図１に示されるように、本発明の実施の形
態の例としての圧縮点火機関１０は、通常のディーゼル
エンジンと同一構成のエンジン本体１２と、このエンジ
ン本体１２に本発明に係る燃料を供給する燃料供給系１
４と、この燃料供給系１４における燃料噴射弁１６等を
制御する制御装置１８とを含んで構成されている。
態の例としての圧縮点火機関１０は、通常のディーゼル
エンジンと同一構成のエンジン本体１２と、このエンジ
ン本体１２に本発明に係る燃料を供給する燃料供給系１
４と、この燃料供給系１４における燃料噴射弁１６等を
制御する制御装置１８とを含んで構成されている。
【００２５】前記燃料供給系１４は、ＤＭＥを含む燃料
を常温で液化状態となるように加圧して収納する燃料ボ
ンベ２０と、エンジン本体１２に設けられた１又は２以
上の燃料噴射弁１６に対して共通の燃料供給路となる、
アキュムレータを兼ねたコモンレール２２と、前記燃料
ボンベ２０からの燃料を循環路２４Ａに循環させる燃料
ポンプ２４と、循環路２４Ａの燃料を加圧してコモンレ
ール２２に注入するプランジャポンプ２６とを備えて構
成されている。
を常温で液化状態となるように加圧して収納する燃料ボ
ンベ２０と、エンジン本体１２に設けられた１又は２以
上の燃料噴射弁１６に対して共通の燃料供給路となる、
アキュムレータを兼ねたコモンレール２２と、前記燃料
ボンベ２０からの燃料を循環路２４Ａに循環させる燃料
ポンプ２４と、循環路２４Ａの燃料を加圧してコモンレ
ール２２に注入するプランジャポンプ２６とを備えて構
成されている。
【００２６】図１の符号２７Ａは、調圧弁であり、コモ
ンレール２２内の圧力が設定値以上となるときに、プラ
ンジャポンプ２６から吐出される燃料の一部又は全部を
前記循環路２４Ａに戻すようにされている。
ンレール２２内の圧力が設定値以上となるときに、プラ
ンジャポンプ２６から吐出される燃料の一部又は全部を
前記循環路２４Ａに戻すようにされている。
【００２７】又、図１の符号２８Ｂはリリーフバルブで
あり、コモンレール２２内の圧力が設定値を超えたと
き、燃料を循環路２４Ａに吐出して、コモンレール２２
内の圧力を一定値以下に維持するためのものである。
あり、コモンレール２２内の圧力が設定値を超えたと
き、燃料を循環路２４Ａに吐出して、コモンレール２２
内の圧力を一定値以下に維持するためのものである。
【００２８】前記燃料ボンベ２０内の燃料は、加圧液化
状態のジメチルエーテルと軽油とを、容積比でほぼ５０
対５０にして混合したものである。又、ジメチルエーテ
ルは、精製前の、二酸化炭素を含んだ状態の粗ジメチル
エーテルである。
状態のジメチルエーテルと軽油とを、容積比でほぼ５０
対５０にして混合したものである。又、ジメチルエーテ
ルは、精製前の、二酸化炭素を含んだ状態の粗ジメチル
エーテルである。
【００２９】前記制御装置１８は、例えばＣＰＵからな
り、燃料噴射弁１６が燃料噴射量及び燃料噴射タイミン
グを最適制御できるようにされている。
り、燃料噴射弁１６が燃料噴射量及び燃料噴射タイミン
グを最適制御できるようにされている。
【００３０】ここで、前記コモンレール２２は、これを
構成する金属の弾性限界内で内包する燃料に圧力を加え
るものであり、その圧力値は、ジメチルエーテルを、エ
ンジン近傍の環境で液化状態に維持できる圧力とされて
いる。例えば、コモンレール２２の熱環境が常温の範囲
であれば、１．８〜４ＭＰａとする。これに対して、燃
料噴射弁１６のノズル開弁圧を８〜１０ＭＰａ、燃料噴
射弁１６における燃料噴射タイミングは、その噴射開始
時期を上死点に対するクランク角−１７°〜−５°（Ｃ
ＡｂＴＤＣ）が燃料消費率の観点から最適であった。
構成する金属の弾性限界内で内包する燃料に圧力を加え
るものであり、その圧力値は、ジメチルエーテルを、エ
ンジン近傍の環境で液化状態に維持できる圧力とされて
いる。例えば、コモンレール２２の熱環境が常温の範囲
であれば、１．８〜４ＭＰａとする。これに対して、燃
料噴射弁１６のノズル開弁圧を８〜１０ＭＰａ、燃料噴
射弁１６における燃料噴射タイミングは、その噴射開始
時期を上死点に対するクランク角−１７°〜−５°（Ｃ
ＡｂＴＤＣ）が燃料消費率の観点から最適であった。
【００３１】上記のような燃料を用いた圧縮点火機関１
０においては、供給される燃料中に潤滑性のある軽油が
含まれているので、燃料噴射弁１６、燃料ポンプ２４、
プランジャポンプ２６等が潤滑され、潤滑不足による摩
耗、作動不能等が生じることがない。
０においては、供給される燃料中に潤滑性のある軽油が
含まれているので、燃料噴射弁１６、燃料ポンプ２４、
プランジャポンプ２６等が潤滑され、潤滑不足による摩
耗、作動不能等が生じることがない。
【００３２】これに対して、ＤＭＥ単味（潤滑向上剤等
添加無し）で圧縮点火機関１０を上記とほぼ同一の条件
で運転したところ、始動後３０分を過ぎてから回転速
度、出力とも変動し、機関が停止した。その後、始動が
不能となり、噴射ノズル及び噴霧ポンプにおける可動部
に潤滑不足による摩耗の痕が見られた。
添加無し）で圧縮点火機関１０を上記とほぼ同一の条件
で運転したところ、始動後３０分を過ぎてから回転速
度、出力とも変動し、機関が停止した。その後、始動が
不能となり、噴射ノズル及び噴霧ポンプにおける可動部
に潤滑不足による摩耗の痕が見られた。
【００３３】又、通常粗ＤＭＥの場合、二酸化炭素が含
まれていて、これが燃焼室内へ噴霧されると減圧沸騰の
際に、二酸化炭素が析出する。
まれていて、これが燃焼室内へ噴霧されると減圧沸騰の
際に、二酸化炭素が析出する。
【００３４】この二酸化炭素の析出は吸熱反応であり、
燃焼室内に噴射された燃料は噴霧内で冷却され、更に、
二酸化炭素の比熱が高いことから、燃焼温度が低減し、
ＮＯ X の生成を抑制できた。
燃焼室内に噴射された燃料は噴霧内で冷却され、更に、
二酸化炭素の比熱が高いことから、燃焼温度が低減し、
ＮＯ X の生成を抑制できた。
【００３５】更に、ＤＭＥの場合、前述のように燃料噴
射弁１６の開弁圧を軽油運転の際のノズル開弁圧（通常
２０Ｍｐａ程度）の半分以下であり、且つ燃料を加圧し
ているので、圧力の上昇時期が軽油運転の場合よりも速
い。従って、軽油と比較して、実質噴射開始時期を速く
することができ、これと、ＤＭＥの着火性のよさによ
り、燃焼室内の圧力上昇率を軽油運転より小さくし、最
大圧力を高くすることができる。又、燃料噴射開始時期
を−５°ＣＡｂＴＤＣとすることにより、燃焼室内の最
高圧力を軽油運転の際より低減することができる。従っ
て、エンジン本体１２の軽量化を図ることができる。
射弁１６の開弁圧を軽油運転の際のノズル開弁圧（通常
２０Ｍｐａ程度）の半分以下であり、且つ燃料を加圧し
ているので、圧力の上昇時期が軽油運転の場合よりも速
い。従って、軽油と比較して、実質噴射開始時期を速く
することができ、これと、ＤＭＥの着火性のよさによ
り、燃焼室内の圧力上昇率を軽油運転より小さくし、最
大圧力を高くすることができる。又、燃料噴射開始時期
を−５°ＣＡｂＴＤＣとすることにより、燃焼室内の最
高圧力を軽油運転の際より低減することができる。従っ
て、エンジン本体１２の軽量化を図ることができる。
【００３６】又、上記のように、燃料噴射開始時期を−
５°ＣＡｂＴＤＣと遅くした場合でも、熱消費率（ＳＥ
Ｃ）は、−１７°ＣＡｂＴＤＣよりも僅かに増加する程
度である。従って、熱消費率の観点からの最適噴射開始
時期は−１７°〜−５°ＣＡｂＴＤＣの間である。
５°ＣＡｂＴＤＣと遅くした場合でも、熱消費率（ＳＥ
Ｃ）は、−１７°ＣＡｂＴＤＣよりも僅かに増加する程
度である。従って、熱消費率の観点からの最適噴射開始
時期は−１７°〜−５°ＣＡｂＴＤＣの間である。
【００３７】更に、上記燃料に含まれるＤＭＥの発熱量
は、軽油の７０％程度であり、ＤＭＥと軽油を約５０％
ずつ含むこの燃料の場合、発熱量は軽油の約８５％とな
る。
は、軽油の７０％程度であり、ＤＭＥと軽油を約５０％
ずつ含むこの燃料の場合、発熱量は軽油の約８５％とな
る。
【００３８】従って、軽油と同等の出力を得るために
は、軽油の場合よりも１回当りの燃料噴射量を約１８％
増量し、且つノズル開弁圧が軽油の場合の約半分である
ので、燃料噴射時間が軽油運転の場合の約２倍となる
が、燃焼期間は軽油運転と同等かやや短くなる。
は、軽油の場合よりも１回当りの燃料噴射量を約１８％
増量し、且つノズル開弁圧が軽油の場合の約半分である
ので、燃料噴射時間が軽油運転の場合の約２倍となる
が、燃焼期間は軽油運転と同等かやや短くなる。
【００３９】これは、ＤＭＥの着火温度が２３５℃と低
く、且つ沸点が−２５℃と低く、更に長い噴射期間が燃
焼場に乱れエネルギの増加効果をもたらすためである。
く、且つ沸点が−２５℃と低く、更に長い噴射期間が燃
焼場に乱れエネルギの増加効果をもたらすためである。
【００４０】上記燃料に含まれるＤＭＥは、Ｃ−Ｃ結合
が無いので、無煙燃焼、即ち吐煙、粒状物質排出が少な
く、ＰＨＣ（未燃焼炭化水素）も少ない。
が無いので、無煙燃焼、即ち吐煙、粒状物質排出が少な
く、ＰＨＣ（未燃焼炭化水素）も少ない。
【００４１】特に、ＰＨＣの排出は噴射開始時期を大き
く変更しても、軽油運転の場合の約半分であり、しか
も、同じく無煙燃焼するメタノールに多く発生するＨＣ
ＨＯの排出が少ない。
く変更しても、軽油運転の場合の約半分であり、しか
も、同じく無煙燃焼するメタノールに多く発生するＨＣ
ＨＯの排出が少ない。
【００４２】このように、エンジン本体１２からの排気
ガス中にＰＨＣ及びスモーク、粒状物質が少ない場合
は、図２に示される本発明の実施の形態の第２例の圧縮
点火機関１０Ａのように、排気系から排気ガスを吸気系
に供給する排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）２８を設
けることができる。
ガス中にＰＨＣ及びスモーク、粒状物質が少ない場合
は、図２に示される本発明の実施の形態の第２例の圧縮
点火機関１０Ａのように、排気系から排気ガスを吸気系
に供給する排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）２８を設
けることができる。
【００４３】このＥＧＲ装置２８は、エキゾーストパイ
プ３０からインテークパイプ３２に排気ガスの一部を環
流可能とするＥＧＲパイプ３４と、このＥＧＲパイプ３
４の途中に設けられ、吸気系に再循環される排気ガスの
量を制御するＥＧＲバルブ３６とを備えて構成されてい
る。ＥＧＲバルブ３６は制御装置１８により制御される
が、その制御の内容については説明を省略する。
プ３０からインテークパイプ３２に排気ガスの一部を環
流可能とするＥＧＲパイプ３４と、このＥＧＲパイプ３
４の途中に設けられ、吸気系に再循環される排気ガスの
量を制御するＥＧＲバルブ３６とを備えて構成されてい
る。ＥＧＲバルブ３６は制御装置１８により制御される
が、その制御の内容については説明を省略する。
【００４４】他の構成は、前記図１に示される圧縮点火
機関１０におけると同一であるので、同一部分に同一符
号を付することにより説明を省略するものとする。
機関１０におけると同一であるので、同一部分に同一符
号を付することにより説明を省略するものとする。
【００４５】図２に示されるように、ＥＧＲ装置２８を
設けることによって、排気ガスを吸気系に再循環し、エ
ンジン本体１２内での燃焼温度を更に低下することがで
きる。従って、排気ガス中に含まれるＮＯX を大幅に抑
制することができる。
設けることによって、排気ガスを吸気系に再循環し、エ
ンジン本体１２内での燃焼温度を更に低下することがで
きる。従って、排気ガス中に含まれるＮＯX を大幅に抑
制することができる。
【００４６】前記実施の形態の例における燃料ボンベ２
０には、粗ジメチルエーテルと軽油が５０％ずつの割合
で含まれているが、機関始動時には、熱量の大きい軽油
の割合を大きくしてエンジンに供給するとよい。
０には、粗ジメチルエーテルと軽油が５０％ずつの割合
で含まれているが、機関始動時には、熱量の大きい軽油
の割合を大きくしてエンジンに供給するとよい。
【００４７】この場合は、例えば図３に示される本発明
の実施の形態の第３例に係る圧縮点火機関１０Ｂのよう
に、コモンレール２２に対して軽油のみを独立して供給
する軽油供給系３８を設け、エンジンの始動時から、例
えば暖機運転終了時までの時間中に、軽油供給系３８か
らコモンレール２２内に軽油を追加供給し、燃料中にお
ける経由の割合を増大させて、エンジンの始動及び暖機
運転を効率良く行うようにするとよい。
の実施の形態の第３例に係る圧縮点火機関１０Ｂのよう
に、コモンレール２２に対して軽油のみを独立して供給
する軽油供給系３８を設け、エンジンの始動時から、例
えば暖機運転終了時までの時間中に、軽油供給系３８か
らコモンレール２２内に軽油を追加供給し、燃料中にお
ける経由の割合を増大させて、エンジンの始動及び暖機
運転を効率良く行うようにするとよい。
【００４８】前記軽油供給系３８はポンプ３８Ａ及び軽
油タンク３８Ｂから構成され、ポンプ３８Ａは制御装置
１８により制御される。
油タンク３８Ｂから構成され、ポンプ３８Ａは制御装置
１８により制御される。
【００４９】暖機運転終了時、あるいは始動から一定時
間経過後には、軽油供給系３８からの軽油の追加供給を
停止し、燃料ボンベ２０からのみ燃料が供給されるよう
にする。
間経過後には、軽油供給系３８からの軽油の追加供給を
停止し、燃料ボンベ２０からのみ燃料が供給されるよう
にする。
【００５０】上記のように、本発明の圧縮点火機関に用
いる燃料は、ＤＭＥと軽油を５０％ずつの割合で混合し
たものであるが、本発明はこれに限定されるものでな
く、ＤＭＥに混合される燃料は、潤滑性のある液体炭化
水素であればよい。
いる燃料は、ＤＭＥと軽油を５０％ずつの割合で混合し
たものであるが、本発明はこれに限定されるものでな
く、ＤＭＥに混合される燃料は、潤滑性のある液体炭化
水素であればよい。
【００５１】例えば、プロパンあるいはブタン等を含む
液化石油ガスであってもよく、又これらと軽油をＤＭＥ
に混合させたものであってもよい。
液化石油ガスであってもよく、又これらと軽油をＤＭＥ
に混合させたものであってもよい。
【００５２】更に、ＤＭＥは粗ＤＭＥに限定されるもの
でなく、精製したＤＭＥ、又は精製したＤＭＥに二酸化
炭素を吸収させたもの等であってもよい。
でなく、精製したＤＭＥ、又は精製したＤＭＥに二酸化
炭素を吸収させたもの等であってもよい。
【００５３】又、ＤＭＥと液体炭化水素の混合比は、容
積比で、ＤＭＥが３０〜６０％、液体炭化水素が７０〜
４０％の範囲であればよい。
積比で、ＤＭＥが３０〜６０％、液体炭化水素が７０〜
４０％の範囲であればよい。
【００５４】更に、前記圧縮点火機関において、燃料は
コモンレールを介して燃料噴射弁に供給されるようにな
っているが、本発明はこれに限定されるものでなく、燃
料噴射弁に供給されるまでの間で、燃料が液化状態とな
る圧力を維持できるものであればよい。
コモンレールを介して燃料噴射弁に供給されるようにな
っているが、本発明はこれに限定されるものでなく、燃
料噴射弁に供給されるまでの間で、燃料が液化状態とな
る圧力を維持できるものであればよい。
【００５５】従って、コモンレール（アキュムレータ）
を用いるものに限定されず、又、用いる場合は、コモン
レール以外のアキュムレータを燃料噴射弁の近傍に設け
てもよい。
を用いるものに限定されず、又、用いる場合は、コモン
レール以外のアキュムレータを燃料噴射弁の近傍に設け
てもよい。
【００５６】次に、図４に示されるバーナーについての
実施の形態の例を説明する。
実施の形態の例を説明する。
【００５７】このバーナー４０は、先端に外側ノズル開
口４２Ａを備えた筒状のアウタノズル４２と、このアウ
タノズル４２の内側に、これと同軸的に配置され、先端
に、前記外側ノズル開口４２Ａと同心状であり、且つ、
その軸方向内側に近接した位置で開口する内側ノズル開
口４４Ａを備えたインナノズル４４と、このインナノズ
ル４４に向けて前記燃料を液化状態で供給する燃料供給
装置４６と、前記インナノズル４４内に設けられ、前記
供給された燃料を減圧沸騰させる減圧装置５２と、を有
してなり、減圧沸騰により一部又は全部が気化した燃料
を前記内側ノズル開口４４Ａから噴出させ、アウタノズ
ル４２とインナノズル４４の間の環状空間４３に供給さ
れた空気と混合して、外側ノズル開口４２Ａから噴出さ
せ、この噴出流を着火燃焼させるものである。
口４２Ａを備えた筒状のアウタノズル４２と、このアウ
タノズル４２の内側に、これと同軸的に配置され、先端
に、前記外側ノズル開口４２Ａと同心状であり、且つ、
その軸方向内側に近接した位置で開口する内側ノズル開
口４４Ａを備えたインナノズル４４と、このインナノズ
ル４４に向けて前記燃料を液化状態で供給する燃料供給
装置４６と、前記インナノズル４４内に設けられ、前記
供給された燃料を減圧沸騰させる減圧装置５２と、を有
してなり、減圧沸騰により一部又は全部が気化した燃料
を前記内側ノズル開口４４Ａから噴出させ、アウタノズ
ル４２とインナノズル４４の間の環状空間４３に供給さ
れた空気と混合して、外側ノズル開口４２Ａから噴出さ
せ、この噴出流を着火燃焼させるものである。
【００５８】図４の符号４８は、前記アウタノズル４２
とインナノズル４４との間の環状空４３間に空気を加圧
して供給するためのエアポンプを示す。前記燃料供給装
置４６には、ＤＭＥと軽油を５０％ずつ混合してなる燃
料を液化状態で収納し、且つこれを前記インナノズル４
４の、内側ノズル開口４４Ａと反対側の基端に供給する
ための燃料ボンベ５０及び開閉弁５１を含む。
とインナノズル４４との間の環状空４３間に空気を加圧
して供給するためのエアポンプを示す。前記燃料供給装
置４６には、ＤＭＥと軽油を５０％ずつ混合してなる燃
料を液化状態で収納し、且つこれを前記インナノズル４
４の、内側ノズル開口４４Ａと反対側の基端に供給する
ための燃料ボンベ５０及び開閉弁５１を含む。
【００５９】前記インナノズル４４は、前記内側ノズル
開口４４Ａを備えたノズル部４５Ａと、このノズル部４
５Ａの基端が螺合されている中間筒部４５Ｂと、この中
間筒部４５Ｂの基端側に螺合されている燃料供給管４５
Ｃと、から構成され、これらの中心を通って燃料通路５
４が形成されている。
開口４４Ａを備えたノズル部４５Ａと、このノズル部４
５Ａの基端が螺合されている中間筒部４５Ｂと、この中
間筒部４５Ｂの基端側に螺合されている燃料供給管４５
Ｃと、から構成され、これらの中心を通って燃料通路５
４が形成されている。
【００６０】前記減圧装置５２は、燃料通路５４の途中
に形成された燃料溜り５６と、この燃料溜り５６内に、
この燃料溜り５６を前記内側ノズル開口４４Ａ側と燃料
ボンベ５０側とに分けると共に、これらを、多数の細孔
５８Ａにより連通するようにした減圧板５８と、を備え
て構成されている。
に形成された燃料溜り５６と、この燃料溜り５６内に、
この燃料溜り５６を前記内側ノズル開口４４Ａ側と燃料
ボンベ５０側とに分けると共に、これらを、多数の細孔
５８Ａにより連通するようにした減圧板５８と、を備え
て構成されている。
【００６１】前記燃料溜り５６は、前記中間筒部４５Ｂ
の基端と燃料供給管４５Ｃの先端との間に形成され、減
圧板５８は、中間筒部４５Ｂの基端外側に螺合されると
共に、前記燃料供給管４５Ｃの先端は、中間筒部４５Ｂ
に螺合されている前記減圧板５８の基端側外周に螺合さ
れている。
の基端と燃料供給管４５Ｃの先端との間に形成され、減
圧板５８は、中間筒部４５Ｂの基端外側に螺合されると
共に、前記燃料供給管４５Ｃの先端は、中間筒部４５Ｂ
に螺合されている前記減圧板５８の基端側外周に螺合さ
れている。
【００６２】この減圧板５８は、図５に拡大して示され
るように、インナノズル４４の基端方向に突出する円錐
台形状とされ、燃料ボンベ５０からインナノズル４４の
基端に供給された液状の燃料が、細孔５８Ａを通って内
側ノズル開口４４Ａ方向に導出するとき、これを減圧し
て沸騰させるようにしている。
るように、インナノズル４４の基端方向に突出する円錐
台形状とされ、燃料ボンベ５０からインナノズル４４の
基端に供給された液状の燃料が、細孔５８Ａを通って内
側ノズル開口４４Ａ方向に導出するとき、これを減圧し
て沸騰させるようにしている。
【００６３】図４の符号６０は、前記内側ノズル開口４
４Ａを形成するように、ノズル部４５Ａの先端に取り付
けられているジェットリングを示す。
４Ａを形成するように、ノズル部４５Ａの先端に取り付
けられているジェットリングを示す。
【００６４】前記アウタノズル４２は、外側ノズル開口
４２Ａが形成されているノズル部４３Ａと、このノズル
部４３Ａの基端が螺合されている筒部４３Ｂと、から構
成され、筒部４３Ｂには、エアジョイント４９Ａを介し
てエアポンプ４８からの空気を導入する空気供給管４９
Ｂが螺合されている。
４２Ａが形成されているノズル部４３Ａと、このノズル
部４３Ａの基端が螺合されている筒部４３Ｂと、から構
成され、筒部４３Ｂには、エアジョイント４９Ａを介し
てエアポンプ４８からの空気を導入する空気供給管４９
Ｂが螺合されている。
【００６５】図４の符号６２は、前記アウタノズル４２
におけるノズル部４３Ａと筒部４３Ｂとが螺合される際
に、両者間に取付固定されるセンタリングを示す。この
センタリング６２は、前記インナノズル４４における中
間筒部４５Ｂ先端近傍を外側から支持し、インナノズル
４４をアウタノズル４２と同軸的に位置決めするもので
ある。
におけるノズル部４３Ａと筒部４３Ｂとが螺合される際
に、両者間に取付固定されるセンタリングを示す。この
センタリング６２は、前記インナノズル４４における中
間筒部４５Ｂ先端近傍を外側から支持し、インナノズル
４４をアウタノズル４２と同軸的に位置決めするもので
ある。
【００６６】前記センタリング６２は、前記中間筒部４
５Ｂの先端から軸方向に延在し、且つ、これと直角に屈
曲し、略３０°の角度範囲で形成された取付溝６３に、
軸方向に挿入され、且つ、円周方向に回転されることに
より中間筒部４５Ｂに嵌装されている。
５Ｂの先端から軸方向に延在し、且つ、これと直角に屈
曲し、略３０°の角度範囲で形成された取付溝６３に、
軸方向に挿入され、且つ、円周方向に回転されることに
より中間筒部４５Ｂに嵌装されている。
【００６７】前記インナノズル４４を内装したアウタノ
ズル４２は、エアブロア（図示省略）からの空気が供給
される外側空気供給管６６の中心軸線上に配置されてい
る。
ズル４２は、エアブロア（図示省略）からの空気が供給
される外側空気供給管６６の中心軸線上に配置されてい
る。
【００６８】このバーナー４０においては、液化ＤＭＥ
と軽油を含む燃料が燃料溜り５６中の減圧板５８におけ
る細孔５８Ａから流出するときに減圧沸騰して、気化及
び微粒子となり、インナノズル４４先端のジェットリン
グ６０から圧力をもって噴出される。このとき、エアポ
ンプ４８から圧送される空気と良好に混合され、着火燃
焼する。
と軽油を含む燃料が燃料溜り５６中の減圧板５８におけ
る細孔５８Ａから流出するときに減圧沸騰して、気化及
び微粒子となり、インナノズル４４先端のジェットリン
グ６０から圧力をもって噴出される。このとき、エアポ
ンプ４８から圧送される空気と良好に混合され、着火燃
焼する。
【００６９】この燃焼は、燃料及びＤＭＥの気体が気化
熱により噴霧を温度低下させ、且つＤＭＥが精製前の二
酸化炭素を含む粗ＤＭＥである場合、二酸化炭素が解放
される吸熱反応によって温度低下がもたらされ、これに
よって燃焼温度が低下し、ＮＯX の発生が抑制される。
熱により噴霧を温度低下させ、且つＤＭＥが精製前の二
酸化炭素を含む粗ＤＭＥである場合、二酸化炭素が解放
される吸熱反応によって温度低下がもたらされ、これに
よって燃焼温度が低下し、ＮＯX の発生が抑制される。
【００７０】アウタノズル４２から噴き出した燃焼炎
は、更に外側空気供給管６６からの空気と混合されるこ
とによって完全燃焼する。
は、更に外側空気供給管６６からの空気と混合されるこ
とによって完全燃焼する。
【００７１】前記バーナー４０における、燃料を減圧沸
騰させるための減圧装置５２は、細孔５８Ａを備えた減
圧板５８から構成されているが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、他の減圧手段であってもよい。
騰させるための減圧装置５２は、細孔５８Ａを備えた減
圧板５８から構成されているが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、他の減圧手段であってもよい。
【００７２】例えば、図６に示されるような他の構造の
減圧装置６８であってもよい。
減圧装置６８であってもよい。
【００７３】この減圧装置６８は、前記図４の中間筒部
を、中間部４５Ｄ、その両側に螺合する両端部４５Ｅ、
４５Ｆとに３分割して構成し、中間部４５Ｄと両端部４
５Ｅ、４５Ｆとの間に、燃料通路５４を流れる燃料に相
互に反対方向の旋回流を形成する一対の旋回流形成羽根
７０Ａ、７０Ｂを配置したものである。
を、中間部４５Ｄ、その両側に螺合する両端部４５Ｅ、
４５Ｆとに３分割して構成し、中間部４５Ｄと両端部４
５Ｅ、４５Ｆとの間に、燃料通路５４を流れる燃料に相
互に反対方向の旋回流を形成する一対の旋回流形成羽根
７０Ａ、７０Ｂを配置したものである。
【００７４】各旋回流形成羽根７０Ａ、７０Ｂは、図７
に示されるように、円周方向に４５°の等角度間隔で８
枚の羽根を備えると共に、これらの羽根が、燃料通路５
４の軸方向から見て、円周方向の位相が２２．５°ずれ
るように配置されている。
に示されるように、円周方向に４５°の等角度間隔で８
枚の羽根を備えると共に、これらの羽根が、燃料通路５
４の軸方向から見て、円周方向の位相が２２．５°ずれ
るように配置されている。
【００７５】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、そ
の燃料を圧縮点火機関に用いた場合、燃料噴射弁等の可
動部の摩耗を抑制し、安定した運転を維持できると共
に、無煙燃焼、低ＮＯX 燃焼をすることができるという
優れた効果を有する。
の燃料を圧縮点火機関に用いた場合、燃料噴射弁等の可
動部の摩耗を抑制し、安定した運転を維持できると共
に、無煙燃焼、低ＮＯX 燃焼をすることができるという
優れた効果を有する。
【図１】本発明の実施の形態の例に係る圧縮点火機関を
示すブロック図
示すブロック図
【図２】同圧縮点火機関の実施の形態の第２例を示すブ
ロック図
ロック図
【図３】同実施の形態の第３例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態の例に係るバーナーを示す
一部ブロック図を含む拡大断面図
一部ブロック図を含む拡大断面図
【図５】同要部を拡大して示す断面図
【図６】同実施の形態の第２例を示す断面図
【図７】同要部を拡大して示す側面図
１０…圧縮点火機関 １２…エンジン本体 １４…燃料供給系 １６…燃料噴射弁 １８…制御装置 ２０…燃料ボンベ ２２…コモンレール ２４…燃料ポンプ ２６…プランジャポンプ ２８…ＥＧＲ装置 ３８…軽油供給系 ４０…バーナー ４２…アウタノズル ４２Ａ…外側ノズル開口 ４４…インナノズル ４４Ａ…内側ノズル開口 ４６…燃料供給装置 ４８…エアポンプ ５０…燃料ボンベ ５２、６８…減圧装置
Claims (11)
- 【請求項１】加圧して液化されたジメチルエーテルを容
積比で３０〜６０％、液体炭化水素を容積比で７０〜４
０％混合してなる燃料。 - 【請求項２】請求項１において、前記液体炭化水素を軽
油としたことを特徴とする燃料。 - 【請求項３】請求項１において、前記液体炭化水素を液
化天然ガスとしたことを特徴とする燃料。 - 【請求項４】請求項１、２又は３において、前記ジメチ
ルエーテルに、予め二酸化炭素を含ませておくことを特
徴とする燃料。 - 【請求項５】請求項４において、前記二酸化炭素を含む
ジメチルエーテルを、精製前の粗ジメチルエーテルとし
たことを特徴とする燃料。 - 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかの燃料を、前記
ジメチルエーテルが液化される圧力に加圧した状態で、
燃料ポンプにより供給する燃料供給管路と、この燃料供
給管路内の前記燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
を有してなる圧縮点火機関。 - 【請求項７】請求項４において、前記燃料供給管路及び
この燃料供給管路への燃料入口の一方に、前記燃料を、
前記ジメチルエーテルが液化される圧力下で貯溜するア
キュムレータを配置したことを特徴とする圧縮点火機
関。 - 【請求項８】請求項６又は７において、前記燃料供給管
路に前記液体炭化水素のみを追加供給する追加燃料供給
装置と、この追加燃料供給装置からの前記燃料供給管路
への炭化水素供給量を、機関始動時から暖機運転終了時
までの間の、少なくとも機関始動時に、燃焼室に噴射さ
れる燃料中の液体炭化水素が５０％を超え、暖機運転終
了後は５０％以下となるように制御する制御装置と、を
設けたことを特徴とする圧縮点火機関。 - 【請求項９】請求項６、７又は８において、前記燃焼室
から排出される排気ガスの一部又は全部を、前記燃焼室
への吸気系に循環させる排気ガス再循環装置を設けたこ
とを特徴とする圧縮点火機関。 - 【請求項１０】請求項１乃至５の燃料に、空気を混合し
て燃焼させることを特徴とするバーナー。 - 【請求項１１】請求項１０において、先端に外側ノズル
開口を備えた筒状のアウタノズルと、このアウタノズル
の内側に、これと同軸的に配置され、先端に、前記外側
ノズル開口と同心状であり、且つ、その軸方向内側に近
接した位置で開口する内側ノズル開口を備えたインナノ
ズルと、このインナノズル内に前記燃料を液化状態で供
給する燃料供給装置と、前記インナノズル内に設けら
れ、前記供給された燃料を、減圧沸騰させる減圧装置
と、を有してなり、減圧沸騰により少なくとも一部が気
化した前記燃料を前記内側ノズル開孔から噴出させ、そ
の少なくとも一部と空気とを、前記内側ノズル開口と外
側ノズル開口との間の位置で混合させ、外側ノズル開口
から噴出させることを特徴とするバーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10046805A JPH11246879A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 燃料、圧縮点火機関、及びバーナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10046805A JPH11246879A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 燃料、圧縮点火機関、及びバーナー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11246879A true JPH11246879A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=12757558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10046805A Pending JPH11246879A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 燃料、圧縮点火機関、及びバーナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11246879A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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