JP2008002271A - ガスエンジン及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料ガス供給系統(Fm)と、空気供給系統(Im)と、燃料ガス供給系統と空気供給系統との合流箇所(B)に配置されて燃料ガスと空気とを混合する混合手段(3)とを備え、該混合手段とガスエンジン(En)の吸気ポート(5)との間には燃料ガスと空気との混合気の熱量を計測する熱量計測手段(21)が設けられ、該熱量計測手段の計測結果に基いて燃料ガス供給量或いはバルブ開度を調節する制御手段(30)が設けられている。
【選択図】図2
Description
エンジンEnへの燃料供給は、吸気管2からの清浄空気Airと、燃料ガス供給管12からの燃料ガスGasとを、ミキサ3によって攪拌し混合ガスにして吸気ポート5に供給する経路と、燃料ガス供給管12から燃料ガスGasを直接に吸気ポート5に供給する経路との2つの経路によって、予混合ガスMgとなって燃焼室6に送られている。
合流部55で合流した燃料ガスと燃焼用空気が火炎Qとなって、熱量計測手段51を加熱させ、熱量計測手段51の温度上昇量から熱量を計測する。
しかし、係る従来技術は、予混合圧縮自着火式ガスエンジンの高出力化及び低燃費化を目的とするもので、上述した各種問題点を解消するものではない。
従って、燃料ガスに窒素のような不活性ガスや、水素の様に比熱は小さいが発熱量は大きい気体が含まれていても、混合気の熱量の計測をすることにより、燃料ガスの性状変化を正確に検出することが出来る。
(1) 本発明によれば、仮に燃料種が異なり不活性ガスや熱量の高い不純ガスが含まれて燃料ガスの性状が変化したとしても、予混合ガスの熱量を計測して燃料ガスの供給量を調節するので、失火や未燃燃料の排出等を防止することが出来て、エンジンの始動性や性能に影響がなく、また、安定な運転状態を継続できる。
(2) 燃料ガスの熱量を計測する際に、予混合ガスには空気が含まれているので、原則として空気流量等の制御を行う必要がなく既存の熱量計を用いることができる。
(3) 供給燃料ガス性状に適したエンジン運転制御、たとえば、始動時の最適シーケンスの選択や、定常運転時の最適空気比・点火時期制御などが可能になる。
(4) 本発明の発熱量計測装置によれば、構造が簡単で安価な計測手段となる。
図1〜図4は、本発明を適用したガスエンジンの実施形態の概要を示している。
その吸気ポート5に、連通管21aを介し燃料ガスGasと空気Airとの混合気Mgの熱量を計測する熱量計測手段の発熱量計測装置21が、装着されている。
ガスエンジンEnは、空気供給系統Imと、燃料ガス供給系統Fmと、燃焼室6と、燃焼室6に吸気弁Viを介して連通する吸気ポート5と、排気弁Voを介して外部に連通する排気系統Exと、燃焼室6に装着された点火プラグ32と、制御手段のコントロールユニット30、とで主要構成がされている。
合流箇所Bにミキサ3が配置され、清浄空気Airと燃料ガス供給系統Fmから供給される燃料ガスGasを攪拌混合するよう設けられている。
図3は、エンジン始動時の制御ルーチンを示している。
ついで、着火状態を確認する(ステップS6)。着火状態が正常(Y)であれば、ステップS8に進む。着火状態が不正常(N)であれば燃料ガスGasの供給量を調整して、即ち、主弁VC及び又はバイパス弁VBの開度を調整して(ステップS7)してステップS5に戻る。
上記ステップS4〜ステップS7が燃料ガス供給量を調節する工程である。
ステップS8では、正常運転に入る。
最初に、制御ルーチンへの切り替えを開始する(ステップS11)。
上記ステップS13〜ステップS15が燃料ガス供給量を調節する工程である。
図5において、発熱量計測装置21は、吸気ポート5に連通管21aを介してチャンバ21bが連通されていて、そのチャンバ21b内に発熱線21cのコイル端部Frが配置されて構成されている。
図6において、発熱量計測装置A21は、吸気ポート5にチャンバ21Bが付設されていて、そのチャンバ21B内に発熱線21cが配置されて構成されている。
図7において、発熱量計測装置B21は、吸気ポート5にチャンバ21eが付設されていて、そのチャンバ21e内に発熱線21cが配置されて構成されている。
第1及び第2実施形態の発熱量計測装置が、吸気ポート5内の燃料ガスの流量変化或いは脈動による圧力変動等によって燃料ガス流量が変動する場合の誤差発生を無視しているのに対して、本第3実施形態は燃焼ガス流量の影響を受けないようにした精密な熱量計測をするものである。
このようにして、ユンカース式熱量計のように、外部空気を流量調整弁を介して供給するような大掛かりな装置でなく、構造簡単な実用的な精度の良い方法で熱量の計測ができる。
Gas・・燃料ガス
Ge・・・排気ガス
Mg・・・予混合ガス
En・・・ガスエンジン
Eb・・・エンジンブロック
Fm・・・燃料ガス供給系統
Im・・・空気供給系統
VB・・・バイパス弁
VC・・・主弁
2・・・・吸気管
3・・・・混合手段(ミキサ)
5・・・・吸気ポート
6・・・・燃焼室
7・・・・排気管
12・・・燃料ガス供給管
13・・・バイパス管
18・・・酸素センサ
21・・・熱量計測手段(発熱量計測装置、熱量計)
30・・・コントロールユニット
Claims (2)
- 燃料ガス供給系統と、空気供給系統と、燃料ガス供給系統と空気供給系統との合流箇所に配置されて燃料ガスと空気とを混合する混合手段とを備え、該混合手段とガスエンジンの吸気ポートとの間には燃料ガスと空気との混合気の熱量を計測する熱量計測手段が設けられ、該熱量計測手段の計測結果に基いて燃料ガス供給量を調節する制御手段が設けられていることを特徴とするガスエンジン。
- 燃料ガスと空気とを混合する混合手段とガスエンジンの吸気ポートとの間を流過する混合気の熱量を熱量計測手段により計測する熱量計測工程と、該熱量計測手段による計測結果に基いて、制御手段により燃料ガス供給量を調節する工程、とを有していることを特徴とするガスエンジンの制御方法。
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