JP6304976B2 - エンジン、エンジン駆動式ヒートポンプ装置及びエンジンの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに供給する燃料ガスの量を調整する燃料ガス供給量調整手段と、前記燃料ガス供給量調整手段で燃料ガスが調整された状態で、エンジン回転速度を検出すると共に、当該検出されるエンジン回転速度の変動に関連する回転速度変動関連値を導出する回転速度変動関連値導出手段とを備えたエンジン、及び当該エンジンを駆動源とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置及びエンジンの運転方法に関する。

エンジンに供給される燃料ガスとして、メタンを主成分とし、エタン、プロパン、ブタン等の可燃性ガスを含む天然ガスが用いられることがある。このような天然ガスは、その産地が異なる場合、組成が異なることがあるため、その熱量も異なることがある。
さらに、今日、メタン発酵等の技術を利用して製造されるバイオガスを、燃料ガスとして使用することもある。一般に、バイオガスは都市ガス等に比べて発熱量が低い。従って、エンジンに供給される燃料ガスを考えた場合、その発熱量が変化することがある。
上述のような理由により、組成の変化により発熱量が変化する天然ガスを燃料ガスとして用いるエンジンにあっては、その発熱量の変化を推定すべく、主エンジンとは別に計測用エンジンを無負荷で運転している状態で、そのエンジン回転速度を監視することで、燃料ガスの発熱量の変化を推定し、当該発熱量の変化に対応して主エンジンの空燃比や、着火タイミング等の運転条件を制御するものが知られている（特許文献１を参照）。

特開２００５−２２６６２１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示の技術では、燃料ガスの発熱量を推定するために、主エンジンに加えて、計測用エンジンを設けなければならないため、その構成が複雑となると共に、設備費用が大きくなるという問題があった。
また、上述した燃料ガスに関し、例えば、４０ＭＪ／Ｎｍ³程度〜４６ＭＪ／Ｎｍ³程度までの間における比較的少ない発熱量の変化は、通常運転時のエンジンの回転速度に反映され難い場合があり、その発熱量の変化をエンジンの回転速度から読み取り難い場合があり、このような場合には、エンジンの運転状態を発熱量の変化に対応した適切なものに制御し難いという問題があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易な構成を維持しながらも、燃料ガスの発熱量が変化した場合であっても、ストール等をすることがないエンジン、及び当該エンジンを駆動源とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のエンジンは、
エンジンに供給する燃料ガスの量を調整する燃料ガス供給量調整手段と、
前記燃料ガス供給量調整手段で燃料ガスが調整された状態で、エンジン回転速度を検出すると共に、当該検出されるエンジン回転速度の変動に関連する回転速度変動関連値として、所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、所定の期間における回転速度の移動平均値の変動幅、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の何れか一つを導出する回転速度変動関連値導出手段とを備えたエンジンであって、
エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態で、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整手段と、
前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減手段と、
前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガスの供給量を低減した場合において、前記回転速度変動関連値が、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして供給可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減操作した場合に発生する回転速度変動関連値の基準値を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量より増大させる燃料ガス供給量増大手段とを備えた点にある。

上記目的を達成するための本発明のエンジンの運転方法の特徴構成は、
エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態において、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整ステップと、
前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減ステップとを実行し、
前記燃料ガス供給量低減ステップを実行した場合におけるエンジン回転速度変動に関連した回転速度変動関連値としての所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、回転速度の移動平均値の変動幅、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の何れか一つが、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減操作した場合に発生する回転速度変動関連値の基準値を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量より増大させる点にある。

エンジンの運転状態を表す１つの指標として、エンジン回転速度変動に関連した回転速度変動関連値がある。当該回転速度変動関連値の一例としては、所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、回転速度の移動平均値の変動幅等が挙げられる。
そして、当該回転速度変動関連値は、エンジンの点火時期等の運転条件が一定に維持されている運転状態で、空気過剰率が増加した場合、高くなる。
ここで、回転速度変動関連値は、図２に示すように、空気過剰率が高いほど大きい変化を示すため、回転速度変動関連値の変化を顕著に出現させるため、燃料ガスの供給量の低減操作を実行して空気過剰率を増加させている状態で、回転速度変動関連値が、燃料ガスの基準発熱量に対応する回転速度変動関連値の基準値を超えるか否かを監視する。例えば、現在供給されている燃料ガスの発熱量が基準発熱量の最低値未満となっている場合は、燃料ガスの低減操作で回転速度変動関連値が大幅に増大する。一方、発熱量が基準発熱量の範囲内に収まっている場合は、燃料ガスの低減操作を行っても、回転速度変動関連値が大きく増大することはない。従って、先に説明した基準発熱量に対応する回転速度変動関連値の基準値を、上記２状態における中間に設定することで、現在供給されている燃料ガスの発熱量の変動状態を判定できる。
そこで、本発明にあっては、回転速度変動関連値が、燃料ガスの基準発熱量に対応する回転速度変動関連値の基準値を超える場合には、エンジンに供給される燃料ガスの量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量よりも増大させ、発熱量低下分を燃料ガス量の増加で補い、エンジンの好適な運転状態を維持することができる。

本発明のエンジンの更なる特徴構成は、
前記燃料ガス供給量増大手段は、前記導出された回転速度変動関連値が、前記回転速度変動関連値の基準値以下である場合には、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量に維持する点にある。

上記特徴構成によれば、燃料ガスの供給量を低減する低減操作の実行により、導出された回転速度変動関連値が、回転速度変動関連値の基準値以下である場合には、現状の燃料ガスの供給量を維持しても、燃料ガスの発熱量が好適な範囲にあるため、エンジンの好適な運転状態を維持できると推定できるので、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量を維持する。これにより、不要に燃料ガスの供給量が増加することを抑制でき、排ガス中の未燃成分の増加を抑制できる。

上記目的を達成するための本発明のエンジンは、
エンジンに供給する燃料ガスの量を調整する燃料ガス供給量調整手段と、
前記燃料ガス供給量調整手段で燃料ガスが調整された状態で、エンジン回転速度を検出すると共に、当該検出されるエンジン回転速度の変動に関連する回転速度変動関連値として、所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、所定の期間における回転速度の移動平均値の変動幅、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の何れか一つを導出する回転速度変動関連値導出手段とを備えたエンジンであって、
エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態において、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整手段と、
前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減手段と、
前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量の低減を実行した場合における、低減実行後の回転速度変動関連値から低減実行前の回転速度変動関連値を減算した差である、回転速度変動関連値の増加量を導出する増加量導出手段とを備え、
前記増加量導出手段により導出される前記回転速度変動関連値の増加量が、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する前記回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量よりも増大させる燃料ガス供給量増大手段を備えた点にある。

上記目的を達成するための本発明のエンジンの運転方法の特徴構成は、
エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態において、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整ステップと、
前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減ステップと、
前記燃料ガス供給量低減ステップを実行した場合における、低減ステップ実行後のエンジン回転速度変動に関連した回転速度変動関連値から低減ステップ実行前の回転速度変動関連値を減算した差である、回転速度変動関連値の増加量としての所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差の増加量、所定の期間における回転速度の移動平均値の変動幅の増加量、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の増加量の何れか一つを導出する増加量導出ステップとを実行し、
前記回転速度変動関連値の増加量が、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する前記回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量より増大する点にある。

上記特徴構成では、燃料ガス供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する回転速度変動関連値の絶対値ではなく、燃料ガス供給量の低減操作実行前から低減操作実行後での回転速度変動関連値の増加量に基づいて、エンジンへの燃料ガスの供給量を増加させるか否かを決定している。
即ち、発明者らは、エンジンを最低発熱量の燃料ガス供給されている状態で適切に運転可能な最低発熱量対応運転条件下において、燃料ガスの供給量を低減する低減操作を実行した場合の回転速度変動関連値の増加量は、供給される燃料ガスの発熱量が小さいほど、多くなる点に着目し、回転速度変動関連値の増加量が、基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、燃料ガス供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、供給される燃料ガスの発熱量が減少していると判断して、燃料ガスの供給量を増大させて、エンジンの良好な運転状態を維持する。
そこで、本発明にあっては、回転速度変動関連値の増加量が、回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量よりも増大させ、例えば、エンジンがストールを起こすことを防止するのである。

本発明のエンジンの更なる特徴構成は、
前記燃料ガス供給量増大手段は、前記導出された回転速度変動関連値の増加量が、前記回転速度変動関連値の基準増加量以下である場合には、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量に維持する点にある。

上記特徴構成によれば、燃料ガスの供給量を低減する低減操作の実行により、導出された回転速度変動関連値の増加量が、回転速度変動関連値の基準増加量以下である場合には、燃料ガスの発熱量が好適な範囲に留まっているとして、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量を維持して、エンジンの良好な運転状態を維持する。これにより、不要に燃料ガスの供給量が増加することを抑制でき、排ガス中の未燃成分の増加を抑制できる。

本発明のエンジン駆動式ヒートポンプ装置の特徴構成は、これまで説明してきたエンジンの軸出力にて駆動する圧縮機を備えている点にある。

上記特徴構成によれば、燃料ガスの発熱量が変動する場合にも、その運転を維持可能なエンジンを駆動源として、良好に運転可能なエンジン駆動式ヒートポンプ装置が実現できる。

本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプ装置の概略構成図 エンジン回転速度変動関連値の空気過剰率依存性を示すグラフ図 燃料ガスの発熱量の推定と推定された発熱量に基づく運転制御に係るフロー図

本発明のエンジン６０、当該エンジン６０を駆動源とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００は、比較的簡易な構成を維持しながらも、燃料ガスＧの発熱量が変化する場合であっても、その運転を持続可能なものに関する。
以下、それらの構成につき、順に説明する。

本発明のエンジン６０は、図１に示すように、燃料流路１３から導かれる燃料ガスＧと給気路１０から導かれる燃焼用空気Ａとの混合気を燃焼する燃焼室２０と、当該燃焼室２０にて混合ガスが燃焼した後の排ガスＥを外部へ導く排気路３１とが設けられている。

給気路１０には、燃料ガスＧを通流すると共に燃料ガスＧの流量を調整する燃料流量調整弁１４が設けられた燃料流路１３が、給気路１０を通流する燃焼用空気Ａの流量に対して一定の流量比を保つ状態で燃料流路１３を通流する燃料ガスＧを給気路１０の燃焼用空気Ａへ混合するベンチュリーミキサ１１を介して、接続されている。
給気路１０は、ベンチュリーミキサ１１の下流側で混合気の流量を調整するスロットル弁１２を備え、当該スロットル弁１２の下流側において、給気バルブ１５を介して燃焼室２０に接続されている。

燃焼室２０は、中空円筒状のシリンダ２５と、当該シリンダ２５の内部を摺動自在なピストン２２の上面とから構成されている。ピストン２２には、そのシリンダ２５内における摺動移動を、エンジン６０のクランク軸２４へ伝達する連結棒２３が設けられている。
シリンダ２５の上面であるシリンダヘッドには、燃焼室２０に供給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとの混合気に点火する点火プラグ２１が設けられており、当該点火プラグ２１が、圧縮された混合気に点火する形態で、混合気を燃焼・膨張させ、ピストン２２をシリンダ２５内で摺動移動させる。

クランク軸２４には、クランク角センサ２６が設けられており、当該クランク角センサ２６が、クランク軸２４の回転角を計測することで、エンジン回転速度を計測している。

エンジン６０のクランク軸２４は、ヒートポンプ装置１００の圧縮機４０の回転軸と図示しない連結部材にて連結され、圧縮機４０がエンジン６０の軸出力により駆動されるように構成されている。
エンジン６０を駆動源とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００は、冷媒Ｌを循環する冷媒循環路Ｃに、冷媒Ｌを圧縮する圧縮機４０、当該圧縮機４０にて圧縮され昇温した冷媒Ｌを放熱させる凝縮器４１、凝縮器４１を通過した後の冷媒Ｌを膨張させる膨張弁４２、当該膨張弁４２にて膨張されて降温した冷媒Ｌに吸熱させる蒸発器４３を、記載順に設けて構成されている。

本発明のエンジン６０、及びエンジン駆動式ヒートポンプ装置１００は、上述の如く構成されているのであるが、燃料として供給される燃料ガスＧは、メタン、エタン、ブタン、プロパン等の炭化水素ガスを含む天然ガスであり、当該天然ガスは、産地が異なる等の理由により、含まれる炭化水素ガスの組成が変化するため、その発熱量が、所定の範囲で変化する。本例では、当該燃料ガスの発熱量の変化範囲は、最低熱量である４０ＭＪ／Ｎｍ³から、最高熱量である４６ＭＪ／Ｎｍ³までの比較的大きい変化幅で変化する場合を予想している。このため、エンジン６０は、燃料ガスＧの発熱量が変化する場合であっても、ストールを起こすことがないものであることが望まれる。

本発明のエンジン６０では、燃料ガスＧの発熱量が変動した場合にも、その運転を維持すべく、その運転状態を表す１つの指標として、エンジン回転速度変動に関連した回転速度変動関連値に着目している。本実施形態では、その一例として、回転速度変動関連値を、所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値との差、あるいは、エンジン回転速度の移動平均値の変動幅としている。
ここで、当該回転速度変動関連値は、図２に示すように、空気過剰率（本発明の場合、空気過剰率の上昇は、燃料ガスの供給量を一定とした場合、燃料ガスの発熱量の低下に対応し、空気過剰率は発熱量に対応する）と一定の相関関係があり、空気過剰率が高いほど、増大する（変動が大きくなる）ことがわかる。
本発明のエンジン６０では、これらの関係に着目して、以下のように構成されている。

即ち、エンジン６０は、クランク角センサ２６により測定されたエンジン回転速度の変動に関連する回転速度変動関連値を導出する回転速度変動関連値導出手段５５を備え、その運転条件を、エンジン６０にて許容可能な最低発熱量の燃料ガスＧを供給された状態でエンジン６０を運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整手段５４と、最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、燃料ガス供給量調整手段５２が燃料ガスＧの供給量を、予め設定した所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減手段５３とを備えている。
そして、燃料ガス供給量低減手段５３により燃料ガスＧの供給量を低減した場合において、回転速度変動関連値が、燃料ガスＧの発熱量が供給ガスとして供給可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスＧの供給を受け、発熱量推定用減少幅だけ燃料ガス供給量を低減操作した場合に発生する回転速度変動関連値の基準値を超えている場合に、エンジン６０に供給される燃料ガスＧの量を現状の燃料ガスＧの供給量より増大させる燃料ガス供給量増大手段５６を備えている。

尚、運転条件調整手段５４は、燃料流量調整弁１４の開度や、点火装置（図示せず）による点火時期等を、最低発熱量対応運転条件として、記憶部５１から読み出している。
また、記憶部５１は、発熱量推定用減少幅（例えば、空気過剰率で０．０３程度の減少幅）、及び基準発熱量（例えば、４５ＭＪ／Ｎｍ³）に対する回転速度変動関連値の基準値（例えば、４）についても記憶しており、燃料ガス供給量低減手段５３、及び燃料ガス供給量増大手段５６の夫々は、必要なときに、記憶部５１からこれらの情報を読み出し可能に構成されている。
ここで、基準発熱量とは、エンジン６０を安全に運転するための基準となる燃料ガスＧの発熱量であり、エンジン６０で許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下で、比較的小さい値が、設定されている。

上述の構成により、まず、最低発熱量対応運転条件下の運転状態で、燃料ガスＧの低減操作を実行する。これは、回転速度変動関連値が、図２に示すように、空気過剰率が高いほど（換言すると燃料ガスの発熱量が低いほど）、その値が大きいことに基づくものであり、回転速度変動関連値の変化を顕著に出現させるための操作である。
そして、燃料ガスＧの低減操作を実行したときの回転速度変動関連値が、基準発熱量の燃料ガスＧの供給を受け、燃料ガスＧの供給量の低減操作を実行した場合に発生する回転速度変動関連値の基準値を超えている場合は、現状で供給されている燃料ガスの発熱量が、基準発熱量を下回り、エンジンがストール等する虞があると判定する。このように判定された場合には、エンジン６０に供給される燃料ガスＧの量を、その低下している発熱量に対応すべく現状の燃料ガスＧの供給量よりも増大させ、エンジン６０における混合気の空気過剰率を低下させ適正な状態に戻し、極端な場合、エンジン６０がストール等することを防止するのである。

尚、上述した燃料ガス供給量調整手段５２、燃料ガス供給量低減手段５３、運転条件調整手段５４、回転速度変動関連値導出手段５５、及び燃料ガス供給量増大手段５６の夫々は、制御装置５０内に設けられたハードウエア及びソフトウエアにより実現される。

回転速度変動関連値につき、説明を追加すると、図２のグラフに示されるように、回転速度変動関連値は、エンジン回転速度が小さいほど大きい傾向があるので、回転速度変動関連値の変化を顕著に出現させる意味からは、エンジン回転速度は小さい値（例えば８００ｓ^-1）に設定した状態で、上述の判定を行うことが好ましい。

〔制御フロー〕
次に、本発明におけるエンジン６０の制御に係るフローを、図３に基づいて説明する。
エンジン６０を起動する（♯０１）。
尚、本発明にあっては、発熱量推定対象の燃料ガスＧの発熱量が、最低熱量（４０ＭＪ／Ｎｍ³）から最高熱量（４６ＭＪ／Ｎｍ³）までの間で変動する可能性があるので、まず、最低熱量（４０ＭＪ／Ｎｍ³）でもエンジン６０が運転できるように、最低発熱量対応運転条件下に運転状態を調整する運転条件調整ステップを実行する（♯０２）。
具体的には、エンジン６０のエンジン回転速度を１３００ｍｉｎ^-1、点火時期を２０度（ＢＴＤＣ）に設定する。

次に、燃料ガスＧの供給量を発熱量推定用減少幅だけ閉じ側に移行させ、クランク角センサ２６にて計測されるエンジン回転速度から、回転速度変動関連値を導出する（♯０３）。

導出された回転速度変動関連値と、記憶部５１に記憶される基準発熱量に対応する回転速度変動関連値の基準値とを比較する（♯０４）。
図２に示す例では、エンジン回転速度を８００ｍｉｎ^-1とした場合、回転速度変動関連値は、６程度に設定できる。

導出された回転速度変動関連値が、回転速度変動関連値の基準値を超えている場合（♯０５）、エンジン６０がストール等を起こす虞があると判定し、燃料ガスＧの供給量を、現状の燃料ガスＧの供給量よりも増大させ、エンジン６０の運転状態を安定側に移行させる（♯０６）。

一方、導出された回転速度変動関連値が、回転速度変動関連値の基準値以下の場合（♯０５）、エンジン６０がストール等を起こす虞はないと判定し、現状の燃料ガスＧの供給量を維持する。

これまで説明したように、本発明のエンジン６０によれば、燃料ガスＧの発熱量が変動する場合であっても、上述した制御フローに基づいて、エンジン６０の運転を安定して継続させることができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態にあっては、導出された回転速度変動関連値を、基準発熱量に対応する回転速度変動関連値の基準値と比較することにより、燃料ガスＧの供給量を、現状の燃料ガスＧの供給量よりも増大させるか否かを判断した。
しかしながら、例えば、燃料ガスＧの供給量を発熱量推定用減少幅だけ低減する低減操作を実行する場合に、低減操作実行前から低減操作実行後への回転速度変動関連値の増加量が、基準発熱量の燃料ガスＧの供給を受け、燃料ガス供給量低減手段により燃料ガスＧの供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、エンジン６０に供給される燃料ガスＧの量を現状の燃料ガスＧの供給量より増大するように構成しても構わない。

回転速度変動関連値の別の例としては、所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差としても良い。

本発明のエンジン、エンジン駆動式ヒートポンプ装置は、比較的簡易な構成を維持しながらも、燃料ガスの発熱量が変化する場合であっても、そのストール等を起こすことのないエンジン、エンジン駆動式ヒートポンプ装置として、有効に利用可能である。

〔符号表〕
１４ ：燃料流量調整弁
２６ ：クランク角センサ
５２ ：燃料ガス供給量調整手段
５３ ：燃料ガス供給量低減手段
５４ ：運転条件調整手段
５５ ：回転速度変動関連値導出手段
５６ ：燃料ガス供給量増大手段
６０ ：エンジン
１００ ：エンジン駆動式ヒートポンプ装置
Ａ ：燃焼用空気
Ｅ ：排ガス
Ｇ ：燃料ガス
Ｌ ：冷媒

Claims (7)

1. エンジンに供給する燃料ガスの量を調整する燃料ガス供給量調整手段と、
   前記燃料ガス供給量調整手段で燃料ガスが調整された状態で、エンジン回転速度を検出すると共に、当該検出されるエンジン回転速度の変動に関連する回転速度変動関連値として、所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、所定の期間における回転速度の移動平均値の変動幅、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の何れか一つを導出する回転速度変動関連値導出手段とを備えたエンジンであって、
   エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態で、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整手段と、
   前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減手段と、
   前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガスの供給量を低減した場合において、前記回転速度変動関連値が、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして供給可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減操作した場合に発生する回転速度変動関連値の基準値を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量より増大させる燃料ガス供給量増大手段とを備えたエンジン。
2. 前記燃料ガス供給量増大手段は、前記導出された回転速度変動関連値が、前記回転速度変動関連値の基準値以下である場合には、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量に維持する請求項１に記載のエンジン。
3. エンジンに供給する燃料ガスの量を調整する燃料ガス供給量調整手段と、
   前記燃料ガス供給量調整手段で燃料ガスが調整された状態で、エンジン回転速度を検出すると共に、当該検出されるエンジン回転速度の変動に関連する回転速度変動関連値として、所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、所定の期間における回転速度の移動平均値の変動幅、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の何れか一つを導出する回転速度変動関連値導出手段とを備えたエンジンであって、
   エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態において、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整手段と、
   前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減手段と、
   前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量の低減を実行した場合における、低減実行後の回転速度変動関連値から低減実行前の回転速度変動関連値を減算した差である、回転速度変動関連値の増加量を導出する増加量導出手段とを備え、
   前記増加量導出手段により導出される前記回転速度変動関連値の増加量が、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する前記回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量よりも増大させる燃料ガス供給量増大手段を備えたエンジン。
4. 前記燃料ガス供給量増大手段は、前記導出された回転速度変動関連値の増加量が、前記回転速度変動関連値の基準増加量以下である場合には、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量に維持する請求項３記載のエンジン。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のエンジンの軸出力にて駆動する圧縮機を備えたエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
6. エンジンの運転方法であって、
   エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態において、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整ステップと、
   前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減ステップとを実行し、
   前記燃料ガス供給量低減ステップを実行した場合におけるエンジン回転速度変動に関連した回転速度変動関連値としての所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差、回転速度の移動平均値の変動幅、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の何れか一つが、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減操作した場合に発生する回転速度変動関連値の基準値を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量より増大させるエンジンの運転方法。
7. エンジンの運転方法であって、
   エンジンの運転条件を、空気過剰率が１．０より大きい範囲で、当該エンジンで許容可能な最低発熱量の燃料ガスを供給された状態において、エンジンを運転可能な最低発熱量対応運転条件とする運転条件調整ステップと、
   前記最低発熱量対応運転条件下での運転状態で、前記燃料ガス供給量調整手段が燃料ガスの供給量を、所定の発熱量推定用減少幅だけ低減する燃料ガス供給量低減ステップと、
   前記燃料ガス供給量低減ステップを実行した場合における、低減ステップ実行後のエンジン回転速度変動に関連した回転速度変動関連値から低減ステップ実行前の回転速度変動関連値を減算した差である、回転速度変動関連値の増加量としての所定の期間におけるエンジン回転速度の最大値と最小値の差の増加量、所定の期間における回転速度の移動平均値の変動幅の増加量、及び所定の期間におけるエンジン回転速度の標準偏差の増加量の何れか一つを導出する増加量導出ステップとを実行し、
   前記回転速度変動関連値の増加量が、燃料ガスの発熱量が供給ガスとして許容可能な最低発熱量より大きく最高発熱量以下の基準発熱量の燃料ガスの供給を受け、前記燃料ガス供給量低減手段により燃料ガス供給量を低減する低減操作を実行した場合に発生する前記回転速度変動関連値の基準増加量を超えている場合に、エンジンに供給される燃料ガスの量を、前記所定の発熱量推定用減少幅だけ低減した後の現状の燃料ガスの供給量より増大するエンジンの運転方法。

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