CN107949689B - 发动机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够实现稳定的运转动作的同时即使在非常时期也能够维持系统的驱动的发动机装置。本发明的发动机装置包括:进气歧管(67),该进气歧管使空气向汽缸(77)内供给;气体喷射器(98),该气体喷射器使燃料气体与由所述进气歧管(67)供给来的空气相混合而进入所述汽缸(77);点火装置(79),该点火装置使所述燃料气体与空气预混合后而得到的预混合燃料在所述汽缸(79)内点火;以及控制部(73),该控制部基于表示来自发动机装置的输出的输出信号,来执行预混合燃料的燃烧控制。该控制部(73)在判定为空气量不足的情况下,当丧失了所述输出信号时,基于来自气体喷射器(98)的燃料气体喷射量,来推定输出信号,并基于所推定的输出信号来执行燃烧控制。

Description

发动机装置
技术领域
本发明涉及作为驱动源的发动机装置,特别涉及基于燃料气体的燃烧而使输出轴旋转的发动机装置。
背景技术
以往,例如油轮、运输船等船舶、陆地上的发电设施中,利用柴油发动机作为其驱动源。但是,柴油发动机的废气中包含许多妨碍环保的有害物质、亦即氮氧化物、硫氧化物及粒子状物质等。因此,近年来,作为代替柴油发动机的发动机,能够降低有害物质的产生量的燃气发动机等逐渐得到普及。
使用称为天然气的燃料气体来产生动力的所谓的燃气发动机是将燃料气体与空气混合而得到的混合气体供给到汽缸中使其燃烧(参照专利文献1以及权利要求2)。此外,作为将柴油发动机的特性和燃气发动机的特性分别组合而得到的发动机装置,提供一种能够并用预混合燃烧方式和扩散燃烧方式的双燃料发动机,其中,所述预混合燃烧方式是使天然气等气体燃料(燃料气体)与空气混合而供给到燃烧室中从而使其燃烧的方式,所述扩散燃烧方式是将重油等液体燃料喷射到燃烧室内从而使其燃烧的方式(参照专利文献3及专利文献4)。
专利文献
专利文献1:日本特开2003-262139号公报
专利文献2:日本特许第4060897号公报
专利文献3:日本特开2002-004899号公报
专利文献4:日本特开2015-086729号公报
发明内容
不过,以往的发动机装置是利用发动机装置的输出信号来设定进气歧管压力、各汽缸的副室和主室内的燃气压力等目标值,并且执行汽缸内的燃烧控制。由此,发动机装置在丧失了输出信号的情况下,会很难继续运转,需要紧急停止下来。
然而,在所谓发电装置的陆地用系统中,可以使发动机装置紧急停止下来,但是,在船舶用的发动机装置中,为了防止遭遇事故等原因,即使是在紧急时候,也必须要确保用于维持船舶航行的推进机构,由此,设置了辅助发动机。另外,即使是在陆地用系统中,也要构建包括有辅助发动机的备用系统,以便利用辅助发动机,来防止因为发动机装置的紧急停止而导致系统全体停止的情形。
此外,即使是设置包括有辅助发动机的备用系统,也必须一直维持发动机装置的运转,直到辅助发动机能够稳定地运转为止,这样,直到辅助发动机开始运转之前,就必须维持丧失了输出信号的发动机装置运转。然而,在使丧失了输出信号的发动机装置进行运转的情况下,因为没有作为用于执行控制的指标的参量,故而有可能出现:与作为目标的输出相比过大、或者发动机装置发生停止的问题。
另外,以预混合燃烧方式进行驱动的双燃料发动机、燃气发动机具备:输出越大、相对于空燃比的爆燃区域及失火区域也就越大的特性,因此,必须控制为适当的空燃比(空气流量/燃料流量)。如果空燃比偏离适当值,例如在空气流量过多的情况下(空燃比较大的情况下),则会发生失火,发动机的转速不稳定,最终,发动机停止。另一方面,在空气流量过少的情况下(空燃比较小的情况下),则会发生爆燃,使发动机的部件(活塞、衬垫等)受损。在此,在汽缸内火焰传播的过程中,未燃烧的部位处于高温高压,发生自点火,由此,发生爆燃。
可以通过使点火时间延迟(推后)来避免爆燃。这是因为:通过使点火时间延迟,燃烧的开始时间比适当值晚,燃烧变得缓慢。但是,通过使点火时间延迟来避免爆燃的情况下,又存在如下问题:燃气发动机、双燃料发动机中,在执行预混合燃烧方式的燃烧动作时,其燃烧效率降低。
特别是,船舶用或发电机用的大型发动机装置中,由于进气歧管的容积较大,所以,相对于控制量而言,由进气歧管供给来的空气量的响应性有所延迟。因此,由燃气发动机、双燃料发动机构成的大型发动机装置与汽车用的汽油发动机等不同,在基于检出爆燃发生而进行控制的情况下,不仅很难设定为适应所需空气量的点火时间,而且,点火时间与现状的空气量相对应的问题也往往不是很顺畅。因此,虽然能够在爆燃发生后抑制爆燃,但是,不仅无法预先预测爆燃的发生情况而加以抑制,而且还会导致燃烧效率降低。
因此,本发明的技术课题在于,研究如上所述的现状而提供一种实施了改善的发动机装置。
本发明的发动机装置包括:进气歧管,该进气歧管使空气向汽缸内供给;气体喷射器,该气体喷射器使燃料气体与由所述进气歧管供给来的空气相混合而进入所述汽缸;以及点火装置,该点火装置对所述燃料气体与空气预混合后而得到的预混合燃料在所述汽缸内进行点火,且发动机装置具备:基于表示来自该发动机装置的输出的输出信号来执行预混合燃料的燃烧控制的控制部,所述控制部在丧失了所述输出信号时,基于来自所述气体喷射器的燃料气体喷射量,来推定输出信号,并基于所推定的输出信号来执行所述燃烧控制。
上述发动机装置中,可以是:所述控制部基于输出信号来设定进气歧管压力的目标值,并且执行所述燃烧控制。另外,还可以是:所述控制部基于输出信号来设定燃料气体喷射量的目标值,并且执行所述燃烧控制。
上述发动机装置中,可以是:所述控制部在丧失了所述输出信号时,在直到分体的辅助发动机装置开始运转为止的期间,基于所推定的输出信号来执行所述燃烧控制。
上述发动机装置可以是驱动发电机旋转的燃气发动机,所述控制部将来自所述发电机的输出作为输出信号来接收,并执行所述燃烧控制。
上述发动机装置可以是能够选择气体燃料和液体燃料的双燃料发动机,所述控制部将发动机扭矩作为输出信号来接收,并执行所述燃烧控制。
上述发动机装置中,可以是:具备对所述汽缸内的预混合燃料中的空气量的不足进行判定的控制部,在该控制部判定为空气量不足的情况下,对所述点火装置的点火时间阶段性地进行延迟控制,另一方面,在判定为空气量充足的情况下,对所述点火时间阶段性地进行提前控制。据此,在空气量不足时,由于对点火时间阶段性地进行延迟控制,因此,无需检测爆燃的发生,不仅能够降低爆燃发生,而且还能够防止使点火时间延迟过度,从而能够抑制燃烧效率降低。另外,能够通过预测判定进气歧管内的空气量的过多或不足来设定点火时间,因此,即便像大型发动机那样具备大容积的进气歧管,也能够将点火时间设定为最合适。因此,能够抑制发动机装置的燃烧效率降低,并且,能够抑制爆燃发生而执行稳定的运转。
上述发动机装置中,可以是:所述控制部在延迟控制中,在达到延迟极限值的情况下,停止延迟控制,另一方面,在提前控制中,在所述点火时间为通常运转时的时间的情况下,停止提前控制。
上述发动机装置中,可以是:所述控制部将在所述进气歧管处测定的进气歧管压力作为测定压力来接收,并且在所述进气歧管处作为目标值的目标压力减去所述测定压力而得到的差值大于规定差值压力时,判定为空气量不足。另外,还可以是:所述控制部将在所述进气歧管处测定的空气流量作为测定流量来接收,并且在所述进气歧管处作为目标值的目标流量减去所述测定流量而得到的差值大于规定差值流量时,判定为空气量不足。此外,还可以是:所述控制部在所述发动机的输出变化量大于规定量时,判定为空气量不足。
发明效果
根据本申请的发明,通过构成为:基于所推定的输出信号来执行燃烧控制,可以防止:在输出丧失时发动机装置紧急停止的情形。所以,即使是在丧失了输出信号的紧急事态时,也能够确保来自发动机装置的输出,因此,例如,当是船舶用的发动机装置的情况下,能够确保用于维持船舶航行的推进机构,从而可以防止遭遇事故等。
另外,根据本申请的发明,在直至转移到辅助发动机装置开始运转的期间,能够使丧失了输出的发动机装置暂时避难性地运转。由此,即使是发动机装置处于输出丧失状态,也无需使搭载着该发动机装置的船舶或发电机停止下来。因此,即使是在发动机装置的输出信号丧失了的情况下,也可以避免紧急停止,能够可靠地转移到辅助发动机装置的运转,所以,能够安全地维持搭载着该发动机装置的船舶的航行或者发电机的输出。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的船舶的整体侧视图。
图2是机舱的俯视说明图。
图3是表示本发明的实施方式中的发动机装置的燃料供给路的构成的概略图。
图4是表示本发明的实施方式中的发动机装置的进气排气通路的构成的概略图。
图5是示意性地表示该发动机装置中的汽缸盖内的概略图。
图6是该发动机装置的控制框图。
图7是该发动机装置的侧视图。
图8是该发动机装置的俯视图。
图9是该发动机装置的放大立体图。
图10是表示该发动机装置中的空气流量控制动作的流程图。
图11是表示该发动机装置中的空气流量控制动作的时间流程图。
图12是表示燃料气体喷射量控制动作的示意图。
图13是表示目标进气歧管压力图校正控制动作的流程图。
图14是表示目标进气歧管压力图校正控制动作的示意图。
图15是表示目标副燃料气体压力图校正控制动作的流程图。
图16是表示发动机控制装置进行的点火时间设定控制动作的流程图。
图17是表示发动机控制装置进行的点火时间设定控制动作的时间流程图。
图18是表示发动机控制装置进行的点火时间设定控制的第一变形例的流程图。
图19是表示发动机控制装置进行的点火时间设定控制的第二变形例的流程图。
图20是表示发动机控制装置的输出丧失时切换控制动作的流程图。
图21是表示发动机控制装置的输出丧失时切换控制动作的变形例的流程图。
图22是表示本发明的第二实施方式中的发动机装置的燃料供给路的构成的概略图。
图23是表示本发明的第二实施方式中的发动机装置的进气排气通路的构成的概略图。
图24是示意性地表示本发明的第二实施方式中的发动机装置的汽缸盖内的构成的概略图。
图25是表示第二实施方式中的发动机控制装置进行的点火时间设定控制动作的流程图。
图26是表示第二实施方式中的发动机控制装置进行的点火时间设定控制动作的时间流程图。
图27是表示第二实施方式中的发动机控制装置进行的点火时间设定控制的第一变形例的流程图。
图28是表示第二实施方式中的发动机控制装置进行的点火时间设定控制的第二变形例的流程图。
图29是表示第二实施方式中的发动机控制装置进行的点火时间设定控制的第三变形例中的延迟角设定图的图。
具体实施方式
以下,基于应用于电力推进船所搭载的发电机构时的附图,对将本发明具体化的实施方式进行说明。
首先,对船舶的概要进行说明。如图1~图3所示,本实施方式的船舶1包括:船体2、设置于船体2的船尾侧的舱室3(驾驶台)、配置于舱室3的后方的烟囱4(烟筒)、设置于船体2的后方下部的一对的螺旋桨5、以及舵6。这种情况下,在船尾侧的船底7一体地形成有一对艉鳍8。在各艉鳍8上轴支撑有:驱动螺旋桨5旋转的推进轴9。各艉鳍8以将船体2的左右宽度方向进行分割的船体中心线CL(参照图3)为基准,形成为左右对称状。即,第一实施方式中,作为船体2的船尾形状,采用双艉鳍。
在船体2内的船头侧以及中央部设置有船舱10,在船体2内的船尾侧设置有机舱11。在机舱11中配置有一对作为螺旋桨5的驱动源的推进机构12,该一对推进机构12分开设置于夹持船体中心线CL的左右。各螺旋桨5利用由各推进机构12传递到推进轴9的旋转动力而进行旋转驱动。在机舱11设置有:对向各推进机构12等供电进行控制的电力控制面板13、和产生通过电力控制面板13供给的电力的多台(本实施方式中为3台)发电机构14。机舱11的内部被甲板及内底板分隔成上下。第一实施方式的推进机构12、电力控制板13、以及发电机构14设置在机舱11最下层的内底板上。另外,虽然详细结构没有图示,但是船舱10被分割为多个区域。
如图2及图3所示,推进机构12是:将作为螺旋桨5的驱动源的推进马达装置15(实施方式中为双燃料发动机)、和将推进马达装置15的动力传递到推进轴9的减速器22组合而得到的。另外,发电机构14是:将产生要供给的电力的发电机23、和作为发电机23的驱动源的中速发动机装置21组合而得到的。此处,所谓“中速”发动机,是指以每分钟500~1000转左右的旋转速度进行驱动的发动机。顺便说一下,“低速”发动机以每分钟500转以下的旋转速度进行驱动,“高速”发动机以每分钟1000转以上的旋转速度进行驱动。实施方式的发动机装置21构成为在中速的范围内(每分钟700~750转左右)进行恒速驱动。
发动机输出轴24的后端侧从发动机装置21的后表面侧突出出来。在发动机输出轴24的后端侧以能够传递动力的方式连结有发电机23。发电机构14中,利用发动机装置21对发电机23进行旋转驱动,由此,发电机23将发电电力输送给电力控制面板13。电力控制面板13将由各发电机23送来的电力的一部分供应给推进马达装置15,使推进马达装置15进行旋转驱动。另外,电力控制面板13还将各发电机23的发电电力供应给推进马达装置15以外的船体2内的电气系统。
推进马达装置15基于来自电力控制面板13的电力,将旋转驱动的推进马达装置15的动力从马达输出轴16的后端侧经由减速器22而传递给推进轴9。推进马达装置15的动力的一部分被减速器22减速而传递给推进轴9。螺旋桨5利用来自减速器22的减速动力进行旋转驱动。另外,螺旋桨5采用了:通过变更螺旋桨叶片的叶片角度可以调节船速的变桨距螺旋桨。
接下来,参照图3~图9,对用作上述船舶1中的发电机构14的发动机装置亦即燃气发动机装置的构成进行说明。燃气发动机装置21(以下简称为“发动机装置21”)利用使天然气等燃料气体与空气混合而燃烧的预混合燃烧方式进行驱动。图4是表示发动机装置21中的进气排气系统的图,图5是示意性地表示发动机装置21中的汽缸盖内的概略图,图6是发动机装置21的控制框图。
如图3所示,发动机装置21借助气化装置34以及气阀单元35而与设置于船舶1的气体燃料箱32连接,构成燃料气体供给路。气体燃料箱32储存有:使作为气体的燃料气体液化而得到的液化燃料气体。气化装置34使气体燃料箱32的液化燃料(燃料气体)气化,经由气阀单元35而送给发动机装置21。另外,气阀单元35为密闭结构,在燃料气体从气体配管泄漏的情况下,通过检测单元内的气体压力,能够确认气体泄漏,从而能够紧急停止发动机。
发动机装置21利用主燃料气体流路30以及副燃料气体流路31而与气阀单元35连接起来。主燃料气体流路30具备主燃料气体压力调整器110,通过主燃料气体压力调整器110,来调整:从气阀单元35供应给发动机装置21的燃料气体的气体压力。主燃料气体流路30具备主燃料气体压力调整器110,通过主燃料气体压力调整器110,来调整:从后述的气体喷射器98(参照图4)供应给主室M(参照图5)的燃料气体的气体压力。另外,副燃料气体流路31具备副燃料气体压力调整器111,通过副燃料气体压力调整器111,来调整:从后述的单向阀89(参照图5)供应给副室S(参照图5)的燃料气体的气体压力。
如图4所示,发动机装置21的构成为:在后述的汽缸体25上串联排列有多个汽缸(Cylinder)36(本实施方式中为6个汽缸)。各汽缸36借助构成于汽缸体25内的进气歧管(进气流路)67和进气口37而连通起来。各汽缸36借助配置在后述的汽缸盖26上方的排气歧管(排气流路)44和排气口38而连通起来。在各汽缸36的进气口37配置气体喷射器98。
因此,来自进气歧管67的空气经由进气口37而供应给各汽缸36,另一方面,来自各汽缸36的废气经由排气口38而排出到排气歧管44。从气体喷射器98向进气口37供给燃料气体,使燃料气体与来自进气歧管67的空气混合,从而向各汽缸36供给预混合气体。另外,在进气歧管67配置有:测定进气歧管67内的空气压力的进气歧管压力传感器39。
另外,本实施方式中,虽然使进气歧管67中的空气量取决于进气歧管压力,但是,并不限定于此。例如,可以通过质量流量计或孔板流量计,来检测供应给进气歧管67的空气流量,将检测到的空气流量作为进气歧管67的空气量。
在排气歧管44的排气出口侧连接有:增压器49的涡轮49a的排气入口,在进气歧管67的空气入口侧(新气入口侧)连接有:中间冷却器51的空气排出口(新气出口)。在中间冷却器51的空气吸入口(新气入口)连接有:增压器49的压缩机49b的空气排出口(新气出口)。在压缩机49b与中间冷却器51之间配置有主节流阀V1,调节主节流阀V1的阀开度,从而调整供应给进气歧管67的空气流量。
成为压缩机49b旁通路的供气旁通流路17将压缩机49b的空气吸入口(新气入口)侧和中间冷却器51的空气吸入口侧连结起来。即,供气旁通流路17在比压缩机49b的空气吸入口更靠上游侧的位置向外部气体开放,另一方面,连接于:中间冷却器51与主节流阀V1之间的连接部分。在该供气旁通流路17上配置有供气旁通阀V2,调节供气旁通阀V2的阀开度,从而调整:从主节流阀V1下游侧经由供气旁通流路17而流向外部气体的空气流量。
如上所述,发动机装置21的进气系统具备:进气歧管67、中间冷却器51、主节流阀V1、压缩机49b、以及供气旁通阀V2。在发动机装置21的进气系统中,从进气歧管67朝向空气流的上游侧,依次配置有:中间冷却器51、主节流阀V1、压缩机49b。供气旁通阀V2设置在:成为压缩机49b旁通路的旁通路径亦即供气旁通流路17上。另外,发动机装置21的排气系统具备排气歧管44和涡轮49a,从排气歧管44朝向废气流的下游侧,配置有涡轮49a。
如图5所示,发动机装置21在汽缸体25内设置有汽缸36,在汽缸36内以能够滑动的方式收纳有活塞78。在汽缸体25上部配置有汽缸盖26,在汽缸盖26上插入有点火装置79,在点火装置79的外周侧以能够滑动的方式设置有进气阀80及排气阀81。并且,在点火装置79内的点火装置79下端侧形成有副室S。另外,火花塞82及单向阀89以各前端位于副室S的上方的方式插入于点火装置79。在汽缸36内形成:由汽缸体25下侧和活塞78顶部包围的主室M。
即,在汽缸体25内插入有圆筒形状的汽缸36,通过活塞78在汽缸36内沿着上下方向进行往复运动,使汽缸36下侧的发动机输出轴24进行旋转。装填有火花塞82及单向阀89的点火装置79分别以前端朝向汽缸36的方式插入于汽缸体25上的汽缸盖26。该点火装置79的前端配置于汽缸36的上端面的中心位置,单向阀89与副燃料气体流路31连接起来。因此,在发动机装置21驱动时,使由单向阀89喷射的燃料气体在点火装置79的副室S利用火花塞82的火花而燃起,使汽缸36内的主室M的中心位置产生点火火焰(燃烧气体)。
在进气口37配置有气体喷射器98,在进气口37内的空气流路插入有:气体喷射器98的气体喷嘴103。另外,气体喷射器98与主燃料气体流路30连接起来。在进气口37内的空气流路中,由气体喷嘴103喷射出的燃料气体被混合到:从进气歧管67流入的空气中。因此,在打开进气阀80时,使来自进气歧管67的空气中混合有来自气体喷射器98的燃料气体的预混合气体流入主室M。
在各汽缸盖26中,通过使进气阀80上下运动,对进气口37进行开关,通过使排气阀81上下运动,对排气口38进行开关。即,通过进气阀80打开,使来自进气歧管67的空气通过进气口37而进入汽缸36内的主燃烧室,另一方面,通过排气阀81打开,使汽缸36内的主燃烧室中的燃烧气体(废气)通过排气口38而向排气歧管44排出。因此,在发动机装置21驱动时,利用点火装置79产生点火火焰(燃烧气体),由此,经由进气阀80而供给到汽缸36内的主室M的预混合气体发生反应,产生预混合燃烧。
即,在发动机装置21驱动时,气体喷射器98向进气口37内喷射燃料气体。因此,在进气口37内,由气体喷射器98喷射出的燃料气体被混合到从进气歧管67流入的空气中。并且,使空气中混合燃料气体后而得到的该混合气体通过进气口37而流向进气阀80。此时,通过打开进气阀80,使混合气体进入汽缸36内的主室M。然后,关闭进气阀80,并且,使活塞78滑动而压缩主室M内的混合气体,然后,利用点火装置79,使点火火焰喷出到主室M内,使混合气体在主室M内燃烧。然后,通过打开排气阀81,将主室M内的燃烧气体(废气)通过汽缸盖26内的排气口38而向排气歧管44排出。
在主燃料气体流路30设置有:用于测定流路内的燃料气体的气体压力以及气体温度的主燃料气体压力传感器112以及主燃料气体温度传感器113。基于主燃料气体压力传感器112的测定结果,计量:从气体喷射器98供给到进气口37的燃料气体的流量。另外,利用主燃料气体温度传感器113,测定由气体喷射器98供给的燃料气体的温度。在副燃料气体流路31设置有:用于测定流路内的燃料气体的气体压力的副燃料气体压力传感器114,基于副燃料气体压力传感器114的测定结果,计量:供给到单向阀89的燃料气体的流量。
如图6所示,发动机装置21具有:对发动机装置21的各部分进行控制的发动机控制装置73,每个汽缸36均设置有:火花塞82以及气体喷射器98。发动机控制装置73对火花塞82以及气体喷射器98提供控制信号,从而对火花塞82的点火以及气体喷射器98的气体燃料供给进行控制。
发动机控制装置73对主燃料气体压力调整器110以及副燃料气体压力调整器111进行控制,从而调整:从主燃料气体流路30以及副燃料气体流路31供给的燃料气体的气体压力(气体流量)。发动机控制装置73对主节流阀V1以及供气旁通阀V2分别提供控制信号,从而分别调节阀开度,调整进气歧管67中的空气压力(进气歧管压力)。
发动机控制装置73接收:瓦特传感器、扭矩传感器等负荷测定器(负荷检测传感器)19的测定信号,计算出施加于发动机装置21的负荷。发动机控制装置73接收:用于测定曲轴24的转速的脉冲传感器等发动机旋转传感器20的测定信号,来检测发动机装置21的发动机转速。发动机控制装置73从用于测定进气歧管67中的空气压力的进气歧管压力传感器(压力传感器)39接收测定信号,来检测进气歧管压力。发动机控制装置73从润滑油温度传感器115接收测定信号,来检测在发动机装置21内循环的润滑油的润滑油温度Tj。
发动机控制装置73从用于检测主燃料气体压力(主室气体压力)Pm的主燃料气体压力传感器112、用于检测主燃料气体温度Tm的主燃料气体温度传感器113、以及用于检测作为副室燃料流量的副燃料气体压力(副室气体压力)Ps的副燃料气体压力传感器114接收测定信号。发动机控制装置73基于分别来自主燃料气体压力传感器112以及主燃料气体温度传感器113的测定信号,对主燃料气体压力调整器110进行驱动控制,调整各进气口37的向气体喷射器98供给的主燃料气体流量。发动机控制装置73基于来自副燃料气体压力传感器114的测定信号,对副燃料气体压力调整器111进行驱动控制,调整向各点火装置79的单向阀89供给的副燃料气体流量。
发动机控制装置73调节:气体喷射器98中的阀的开阀期间,设定:向各汽缸36的主室M内供给的燃料气体流量。并且,发动机控制装置73对火花塞82的点火动作进行控制,使各汽缸36中的燃烧在规定时机发生。即,气体喷射器98将与阀开度相对应的流量的燃料气体供给到进气口37,与来自进气歧管67的空气混合,从而使预混合燃料供应给汽缸36。然后,根据各汽缸36的喷射时机,利用火花塞82,使由单向阀89供给到点火装置79中的副室S内的副燃料气体点火。该点火装置79中产生的燃烧气体喷射到主室M内,使其在供给了预混合气体的汽缸36内点燃。
接下来,参照图7~图9,对燃气发动机装置21(发动机装置21)的外观构成进行说明。以下的说明中,将与发电机23之间的连接侧作为后侧,指定发动机装置21的构成中的前后左右的位置关系。
如图7及图8所示,发动机装置21在固定于基台27上的汽缸体25上具备发动机输出轴24,多个盖罩40将前后排列成一列的汽缸盖26搭载在汽缸体25上。发动机装置21构成为:在汽缸盖26的右侧面,将作为主燃料气体流路30的一部分的主燃料气体配管41与盖罩40列平行地延伸设置,另一方面,在汽缸体25的左侧面,将作为副燃料气体流路31的一部分的副燃料气体配管42与盖罩40列平行地延伸设置。
在主燃料气体配管41的上侧,与盖罩40列平行地延伸设置有排气歧管(排气流路)44,该排气歧管44的外周被隔热盖45覆盖。隔热盖45构成为:覆盖排气歧管44的外周面及后端。该隔热盖45与排气歧管44之间形成的空气层作为绝热层发挥作用,使来自排气歧管44的废热对周围的影响降低。另外,在汽缸体25的左侧面配置有:覆盖副燃料气体配管42的侧盖43。
如图7~图9所示,排气歧管44的前端(排气出口侧)借助排气中继管48而与增压器49连接起来。因此,通过排气歧管44排出的废气经由排气中继管48而流入增压器49的涡轮49a,由此,涡轮49a进行旋转,从而使与涡轮49a同轴的压缩机49b进行旋转。增压器49配置在发动机装置21的前端上侧,在其右侧具有涡轮49a,在其左侧具有压缩机49b。并且,排气出口管50配置在增压器49的右侧,且与涡轮49a的排气出口连结起来,使来自涡轮49a的废气排出。
在增压器49的下侧配置有:使增压器49的压缩机49b中的压缩空气冷却的中间冷却器51。即,在汽缸体25的前端侧设置有中间冷却器51,并且,在该中间冷却器51的上部载置有增压器49。在增压器49的左右中层位置,以朝向后方(汽缸体25侧)开口的方式设置有:压缩机49b的空气排出口。另一方面,在中间冷却器51上表面设置有:朝向上方开口的空气吸入口,从压缩机49b排出的压缩空气通过该空气吸入口而流入中间冷却器51内部。并且,压缩机49b的空气排出口和中间冷却器51的空气吸入口通过连接有其一端的供气中继管52而连通起来。在该供气中继管52内部,对主节流阀V1进行轴支撑。
增压器49以同轴的方式分别对分开设置于左右的压缩机49b以及涡轮49a进行轴支撑,压缩机49b基于从排气歧管44通过排气中继管48而被导入的涡轮49a的旋转,进行旋转。另外,增压器49在新气引入侧亦即压缩机49b的左侧具备:对导入的外部气体进行除尘的进气过滤器63、和将进气过滤器63和压缩机49b连接起来的新气通路管64。由此,通过压缩机49b与涡轮49a同步旋转,从而被进气过滤器63吸引的外部气体(空气)通过增压器49而导入压缩机49b。然后,压缩机49b对从左侧吸引的空气进行压缩,从而向设置在后侧的供气中继管52排出压缩空气。
使供气中继管52的上部前方开口,从而供气中继管52与压缩机49b后方的排出口连接,另一方面,使供气中继管52下侧开口,从而供气中继管52与中间冷却器51上表面的进气口连接。另外,中间冷却器51在设置于前表面的通气路的分支口处,与供气旁通管66(供气旁通流路17)的一端连接,将由中间冷却器51冷却后的压缩空气的一部分向供气旁通管66排出。供气旁通管66的另一端与设置于新气通路管64的前表面的分支口连接,从而由中间冷却器51冷却后的压缩空气的一部分通过供气旁通管66而回流到新气通路管64,与来自进气过滤器63的外部气体合流。另外,在供气旁通管66的中途部轴支撑有供气旁通阀V2。
如果使来自压缩机49b的压缩空气通过供气中继管52而从左侧后方流入中间冷却器51,则基于与由供水配管62供给来的冷却水之间的热交换作用,使压缩空气冷却。在中间冷却器51内部,在左室被冷却的压缩空气流经前方的通气路而被导入右室,然后,通过设置于右室后方的排出口,排出到进气歧管67(参照图4)。
另外,使增压器49的涡轮49a的后方的吸入口与排气中继管48连接,使增压器49的涡轮49a的右侧的排出口与排气出口管50连接。由此,增压器49使废气从排气歧管44经由排气中继管48而导入涡轮49a内部,从而在使涡轮49a旋转的同时,使压缩机49b旋转,将废气从排气出口管50排出。使排气中继管48的后方开口而与排气歧管44的排出口连接,另一方面,使排气中继管48的前方开口而与涡轮49a后方的吸入口连接。
另外,对发动机装置21各部分的动作进行控制的发动机控制装置73借助支板(支撑部件)74而被固定于汽缸体25的后端面。在汽缸体25的后端侧设置有:与发电机23连结而旋转的飞轮76,在覆盖飞轮76的飞轮壳76a的上部配置有发动机控制装置73。该发动机控制装置73与发动机装置21各部分中的传感器(压力传感器、温度传感器)电连接,从而收集发动机装置21各部分的温度数据以及压力数据等,并且,向发动机装置21各部分中的电磁阀等提供信号,从而,对发动机装置21的各种动作(火花塞点火、气体压力调整、阀开度调整、气体喷射、冷却水温度调整等)进行控制。
如上所述,本实施方式的发动机装置21在增压器49的空气排出口与中间冷却器51入口之间的连接处设置有主节流阀V1。另外,发动机装置21具备:将增压器49的空气流入口和中间冷却器51入口连结起来的供气旁通管66,并且,在供气旁通管66配置有供气旁通阀V2。通过采用了具备主节流阀V1和供气旁通阀V2的结构,能够高精度地控制进气歧管67的空气流量,因此,即便针对负荷变动,也能够响应性良好地控制空气流量。供气旁通管66作为针对增压器49的压缩机49b和进气歧管67而言的缓冲流路而发挥作用,因此,通过对供气旁通阀V2的开度进行控制,能够加速根据负荷的增减来适当地设定空气流量的响应速度。
发动机控制装置73在发动机负荷增加时,执行供气旁通阀V2的开度控制,由此,设定:供应给进气歧管67的空气流量。在负荷较高时,执行旁通阀控制,由此,能够最适当地抑制:通过主节流阀V1的空气流量,因此,能够防止:供应给进气歧管67的空气流量不足。由此,即便针对负荷的急剧上升,也能够响应性良好地控制空气流量,因此,能够提供恰当的空燃比,能够使发动机装置21的运转变得稳定。
发动机控制装置73在发动机负荷减少时,执行供气旁通阀V2的开度控制,由此,设定:供应给进气歧管67的空气流量。在低负荷时仅以主节流阀V1进行控制的情况下,空气流量在增压器49的压缩机49b出口侧急剧减少,压缩机49b内的空气逆行,从而发生喘振(surging),不过,通过也同时控制供气旁通阀V2,能够使压缩机49b出入口的空气压力得到稳定,能够防止喘振发生。
另外,本实施方式的发动机装置21中,发动机控制装置73在发动机负荷为低负荷区域时,对主节流阀V1执行开度控制。另一方面,发动机控制装置73在发动机负荷为中高负荷区域时,使主节流阀V1为规定开度,并且,对供气旁通阀V2执行开度控制。在由负荷变动所带来的影响较大的中高负荷区域中,执行响应性良好的旁通阀控制,因此,能够针对负荷变动来抑制空气流量的过多或不足,能够使发动机装置21平稳地运转。
如图10的流程图所示,发动机控制装置73在接收到负荷测定器(负荷检测传感器)19的测定信号(STEP1)时,确认是否在执行供气旁通阀V2的开度控制(旁通阀控制)(STEP2)。在没有执行旁通阀控制的情况下(STEP2中为No),发动机控制装置73基于在STEP1接收到的测定信号,将发动机负荷Ac与规定负荷(第一阈值)Ac1进行比较(STEP3)。另一方面,在正执行旁通阀控制的情况下(STEP2中为Yes),发动机控制装置73基于在STEP1接收到的测定信号,将发动机负荷Ac与规定负荷(第二阈值)Ac2(0<Ac2<Ac1)进行比较(STEP4)。
STEP3中,在发动机负荷Ac为规定负荷Ac1以下的情况下(No),发动机控制装置73认为发动机负荷Ac为低负荷区域,针对主节流阀V1的阀开度进行反馈控制(PID控制)(STEP5)。此时,发动机控制装置73设定:与发动机负荷相对应的进气歧管压力的目标值(目标压力)。然后,发动机控制装置73接收来自压力传感器39的测定信号,确认进气歧管压力的测定值(测定压力),求出与目标压力之间的差值。由此,发动机控制装置73基于目标压力与测定压力之间的差值,执行主节流阀V1的阀开度的PID控制,使进气歧管67的空气压力接近于目标压力。以下,将主节流阀V1的开度控制称为“主阀控制”。
另一方面,STEP3中,在发动机负荷Ac超过规定负荷Ac1的情况下(Yes),发动机控制装置73认为发动机负荷Ac为中高负荷区域,将主节流阀V1的阀开度固定为规定开度(STEP6)。然后,发动机控制装置73针对供气旁通阀V2的阀开度进行反馈控制(PID控制)(STEP7)。此时,发动机控制装置73与主阀控制的情形同样地,接收来自压力传感器39的测定信号,基于目标压力与测定压力之间的差值,执行供气旁通阀V2的阀开度的PID控制,使进气歧管67的空气压力接近于目标压力。
即,在发动机负荷Ac上升的情况下,当超过规定负荷Ac1时,发动机控制装置73从主阀控制切换为旁通阀控制,作为进气歧管压力的压力控制。本实施方式中,在负荷上升时,当超过规定负荷Ac1时,发动机控制装置73使主节流阀V1为全开,利用供气旁通阀V2的开度控制,对供气旁通流路17的空气流量进行控制,从而调整供气歧管压力。在由负荷变动所带来的影响较大的中高负荷区域中,由于执行响应性良好的旁通阀控制,因此,能够针对负荷变动而抑制空气流量的过多或不足,从而能够设定最合适的空燃比。
STEP4中,在发动机负荷Ac为规定负荷Ac2以上的情况下(No),发动机控制装置73认为发动机负荷Ac为中高负荷区域,继续进行针对供气旁通阀V2的阀开度的反馈控制(旁通阀控制)(STEP8)。另一方面,STEP4中,在发动机负荷Ac低于规定负荷Ac2的情况下(Yes),发动机控制装置73认为发动机负荷Ac为低负荷区域,将供气旁通阀V2的阀开度固定为规定开度(STEP9)。而且,发动机控制装置73针对主节流阀V1的阀开度进行反馈控制(主阀控制)(STEP10)。
即,在发动机负荷Ac呈下降的情况下,当低于比规定负荷Ac1高的规定负荷Ac2时,发动机控制装置73从主阀控制切换为旁通阀控制,作为进气歧管压力的压力控制。像这样,关于进气歧管压力的压力控制的切换,通过使负荷上升时和负荷下降时各自的阈值滞后(hysteresis),能够平稳地执行切换动作。
如图11所示,本实施方式的发动机装置21中,在发动机负荷Ac增加时,当发动机负荷Ac低于第一阈值Ac1的情况下,发动机控制装置73则执行主节流阀V1的开度控制,当发动机负荷Ac超过第一阈值Ac1时,发动机控制装置73则是从主节流阀V1的开度控制切换为供气旁通阀V2的开度控制。另一方面,在发动机负荷Ac减少时,当发动机负荷Ac为比第一阈值Ac1低的第二阈值Ac2以上的情况下,发动机控制装置73则执行供气旁通阀V2的开度控制,当发动机负荷Ac低于第二阈值Ac2时,发动机控制装置73则是从供气旁通阀V2的开度控制切换为主节流阀V1的开度控制。
通过采用了具备主节流阀V1和供气旁通阀V2的结构,能够高精度地控制进气歧管67的空气流量,因此,即便针对负荷变动,也能够响应性良好地控制空气流量。另外,在由负荷变动所带来的影响较大的高负荷区域中,由于执行响应性良好的旁通阀控制,因此,相对于负荷变动而言,空气流量的过多量或不足量较小,能够稳定地运转。此外,通过对控制切换用的阈值设置滞后,能够平稳地执行控制切换。
接下来,以下,对发动机控制装置73的燃料喷射量(主燃料气体喷射量)控制进行说明。如图12所示,发动机控制装置73存储有燃料喷射量图M1,基于该燃料喷射量图M1,来确定由气体喷射器98喷射的主燃料气体流量。另外,燃料喷射量图M1给出了发动机转速Ne、发动机负荷Ac以及作为燃料流量的指令燃料喷射量Q之间的相关性,针对发动机转速Ne以及发动机负荷Ac,来确定指令燃料喷射量Q。
发动机控制装置73当接收到由负荷测定器(负荷检测传感器)19测定的发动机负荷Ac、和由发动机旋转传感器20测定的发动机转速Ne时,参照燃料喷射量图M1,来确定指令燃料喷射量Q。然后,发动机控制装置73针对所确定的指令燃料喷射量Q,利用基于主燃料气体压力Pm的第一校正量ΔQp、基于主燃料气体温度Tm的第二校正量ΔQt、或基于润滑油温度Tj的第三校正量ΔQtj,来执行校正运算,计算出校正喷射量Q1。因此,以使得由气体喷射器98喷射的主燃料气体流量达到利用发动机控制装置73而确定的校正喷射量Q1的方式进行流量控制。
在发动机装置21,如果主燃料气体压力Pm上升,则主燃料气体的密度上升,在规定发动机转速Ne下用于应对相同发动机负荷Ac所需的燃料喷射量呈减少。因此,发动机控制装置73在接收到由主燃料气体压力传感器112测定的主燃料气体压力Pm时,在用于计算上述校正喷射量Q1的校正运算中,通过与主燃料气体压力Pm的上升成正比的第一校正量ΔQp,来使指令燃料喷射量Q减少,计算出校正喷射量Q1。即,第一校正量ΔQp为:与主燃料气体压力Pm的上升成正比地减少的校正量。
在发动机装置21,如果主燃料气体温度Tm上升,则主燃料气体的密度降低,在规定发动机转速Ne下用于应对相同发动机负荷Ac所需的燃料喷射量呈增加。因此,发动机控制装置73在接收到由主燃料气体温度传感器113测定的主燃料气体温度Tm时,在用于计算上述校正喷射量Q1的校正运算中,通过与主燃料气体温度Tm的上升成正比的第二校正量ΔQt,来使指令燃料喷射量Q增加,计算出校正喷射量Q1。亦即,第二校正量ΔQt为:与主燃料气体温度Tm的上升成正比地增加的校正量。
在发动机装置21,如果润滑油温度Tj上升,则润滑油的粘度降低,在规定发动机转速Ne下用于应对相同发动机负荷Ac所需的燃料喷射量呈减少。因此,发动机控制装置73在接收到由润滑油温度传感器115测定的润滑油温度Tj时,在用于计算上述校正喷射量Q1的校正运算中,通过与润滑油温度Tj的上升成正比的第三校正量ΔQtj,来使指令燃料喷射量Q减少,计算出校正喷射量Q1。亦即,第三校正量ΔQtj为:与润滑油温度Tj的上升成正比地减少的校正量。
发动机控制装置73在执行上述的主阀控制或旁通阀控制时,设定与发动机负荷相对应的进气歧管压力的目标值(目标压力)Pim。此时,发动机控制装置73参照所存储的目标进气歧管压力图M2,来确定目标压力Pim。目标进气歧管压力图M2给出了发动机转速Ne、发动机负荷Ac以及目标压力Pim之间的相关性,针对发动机转速Ne以及发动机负荷Ac,来确定目标压力Pim。
另外,如图13所示,发动机控制装置73在需要所确定的燃料喷射量以上的燃料喷射量的情况下,改写目标进气歧管压力图M2的存储内容。即,发动机控制装置73利用由负荷测定器19测定的发动机负荷Ac和由发动机旋转传感器20测定的发动机转速Ne,来判定来自气体喷射器98的燃料喷射量是否不足(STEP101)。然后,在判定为来自气体喷射器98的燃料喷射量不足的情况下(STEP101中为Yes),发动机控制装置73进行校正(改写),并进行存储,以使得目标进气歧管压力图M2中的目标压力Pim减小(STEP102)。
所谓需要来自气体喷射器98的燃料喷射量比设定的燃料喷射量多的情形是指:例如,在设定的燃料喷射量下相对于发动机负荷Ac而言没有达到目标发动机转速Ne、或者、在规定的发动机转速Ne和规定的发动机负荷Ac下需要比通过燃料喷射量图计算出的指令燃料喷射量Q还要多的燃料喷射量等情形。
像这样的情况下,改写目标进气歧管压力图M2内的存储内容,以使得目标进气歧管压力图M2中的目标压力Pim减小。因此,即便在燃料喷射量不足的情况下,使规定的发动机转速Ne和规定的发动机负荷Ac下的进气歧管压力降低,也能够达到获得所需的燃烧效果的空燃比。即,如果向发动机装置21供给组成不同的燃料气体,则由于组成不同的燃料气体的放热量较低,所以需要比通常还要多的燃料喷射量。此时,通过进行校正,使得目标压力Pim减小,能够实现适当的空气过剩率,防止燃料消耗的恶化。
另外,如图14所示,发动机控制装置73利用基于润滑油温度Tj的校正量ΔPtj,对基于目标进气歧管压力图M2而确定的目标压力Pim执行校正运算,计算出校正目标压力Pim1。因此,发动机控制装置73利用来自压力传感器39的测定压力与校正目标压力Pim1之间的差值,针对主节流阀V1或供气旁通阀V2的阀开度执行PID控制。
如果润滑油温度Tj上升,则在冷态(润滑油温度Tj降低的状态)下,空气过剩率向浓侧移动,因此,发动机装置21有可能会燃烧不稳定,无法进行调速控制而导致发动机熄火。因此,发动机控制装置73在接收到由润滑油温度传感器115测定的润滑油温度Tj时,在用于计算上述校正目标压力Pim1的校正运算中,通过与润滑油温度Tj的下降成正比的校正量ΔPtj,使目标压力Pim增加,计算出校正目标压力Pim1。通过基于该校正目标压力Pim1执行进气歧管67的压力控制,即便在冷态时,也能够维持适当的空气过剩率。
发动机控制装置73在执行上述的主阀控制或旁通阀控制时,设定与发动机负荷相对应的进气歧管压力的目标值(目标压力)Pim。此时,发动机控制装置73参照所存储的目标进气歧管压力图M2,来确定目标压力Pim。目标进气歧管压力图M2给出了发动机转速Ne、发动机负荷Ac以及目标压力Pim之间的相关性,针对发动机转速Ne以及发动机负荷Ac,来确定目标压力Pim。
如图15所示,发动机控制装置73在接收到由负荷测定器19测定的发动机负荷Ac和由发动机旋转传感器20测定的发动机转速Ne时,参照目标副燃料气体压力图M3,来确定目标副燃料气体压力Psm。目标副燃料气体压力图M3给出了发动机转速Ne、发动机负荷Ac以及目标副燃料气体压力Psm之间的相关性,针对发动机转速Ne以及发动机负荷Ac,来确定目标副燃料气体压力Psm。
另外,如图15所示,发动机控制装置73在需要所确定的燃料喷射量以上的燃料喷射量的情况下,改写目标副燃料气体压力图M3的存储内容。即,发动机控制装置73与图13的STEP101同样地,利用由负荷测定器19测定的发动机负荷Ac和由发动机旋转传感器20测定的发动机转速Ne,来判定来自单向阀89的燃料喷射量是否不足(STEP201)。然后,在判定为来自单向阀89的燃料喷射量不足的情况下(STEP201中为Yes),发动机控制装置73进行校正(改写),并进行存储,以使得目标副燃料气体压力图M3中的目标副燃料气体压力Psm增大(STEP202)。
发动机控制装置73在判定了来自单向阀89的燃料喷射量不足时,进行校正,以使得目标副燃料气体压力Psm增加。即,如果向发动机控制装置73供给组成不同的燃料气体,则由于组成不同的燃料气体的放热量较低,因此,需要比通常还要多的燃料喷射量。此时,通过进行校正,使得目标副燃料气体压力Psm增大,能够实现适当的空燃比,防止燃料消耗的恶化。
如图16所示,发动机控制装置73在接收到由负荷测定器19测定的发动机负荷(发电机输出或发动机扭矩)Ac时,参照目标点火时间图M4,来确定火花塞82的目标点火时间(通常点火时间)。目标点火时间图M4给出了发动机负荷Ac与目标点火时间DTm之间的相关性,针对发动机负荷Ac,来确定目标点火时间DTm。另外,发动机控制装置73在判定为气体燃料与空气预混合后而得到的预混合燃料中的空气量不足的情况下,对点火时间阶段性地进行延迟控制,而在判定为空气量充足的情况下,对点火时间阶段性地进行提前控制。
以下,参照图16的流程图,对发动机控制装置73进行的点火时间设定控制的详细情况进行说明。发动机控制装置73在接收到由负荷测定器19测定的发动机负荷Ac时(STEP301),参照目标点火时间图M4,来确定目标点火时间DTm,并进行存储(STEP302)。发动机控制装置73确定了目标点火时间DTm后,接收进气歧管压力传感器39的进气歧管压力的实测值Pa(测定压力)(STEP303)。然后,发动机控制装置73基于图10的流程图的阀控制动作中所设定的进气歧管压力的目标值Pa0(目标压力)与进气歧管压力的实测值Pa(测定压力)之间的差值(Pa0-Pa),来判定有无空气量不足(STEP304)。
发动机控制装置73在目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值(Pa0-Pa)大于规定压力差Path的情况下(STEP304中为Yes),判定为空气量不足,转移到STEP305以后的延迟控制。另一方面,在目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值(Pa0-Pa)为规定压力差Path以下的情况下(STEP304中为No),判定为空气量充足,转移到STEP307以后的提前控制。
发动机控制装置73在转移到延迟控制时,首先,确认所设定的点火时间DTd是否为作为延迟角极限值的点火时间(极限点火时间)DTlim(STEP305)。然后,在点火时间DTd没有达到极限点火时间DTlim的情况下(STEP305中为No),使点火时间DTd相应地延迟规定量ΔDT(例如1°)(STEP306)。即,发动机控制装置73在延迟控制中,在达到延迟角极限值的情况下,停止延迟控制。
通过利用该发动机控制装置73进行延迟控制,如图17所示,在基于目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值而推定为空气量不足的情况下,可以使点火时间DTd阶段性地延迟,直至达到极限点火时间DTlim。因此,能够延迟点火时间DTd,以便能够降低因输出变动而发生爆燃的发生率,另一方面,由于能够将其延迟角范围限制在最佳范围,因此,能够将因点火时间的延迟而引起的热效率(发动机输出效率)的降低抑制在最低限度。
发动机控制装置73在转移到提前控制时,首先,确认所设定的点火时间DTd是否为目标点火时间DTm(STEP307)。然后,在点火时间DTd没有达到目标点火时间DTm的情况下(STEP305中为No),使点火时间DTd相应地提前规定量ΔDT(STEP308)。即,发动机控制装置73在提前控制中,在点火时间DTd为通常运转时的点火时间的情况下,停止提前控制。
通过利用该发动机控制装置73进行提前控制,在基于目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值而推定为空气量充足的情况下,可以使点火时间DTd阶段性地提前,直至达到通常运转时的目标点火时间DTm。因此,输出稳定,使点火时间DTd提前而使其热效率得到提高,同时,使点火时间DTd缓慢地进行变化,因此,即便在输出呈再次变动的情况下,也能够抑制爆燃发生率。
另外,在上述的点火时间设定控制中,基于目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值而确认到了空气量过多或不足,不过,也可以利用其它参数,来确认空气量过多或不足。以下,参照图18的流程图,对发动机控制装置73进行的点火时间设定控制的第一变形例进行说明。图18的流程图中,对于与图16的流程图相同的动作步骤,参照上述的说明,省略其详细的说明。
本变形例中,发动机控制装置73参照目标点火时间图M4,基于发动机负荷Ac,来确定目标点火时间DTm后(STEP301~STEP302),从流量传感器(省略图示)接收进气歧管67中的空气流量(进气歧管流量)的实测值Fa(测定流量)(STEP313)。然后,发动机控制装置73基于根据发动机负荷Ac等所设定的进气歧管流量的目标值Fa0(目标流量)与进气歧管流量的实测值Fa(测定流量)之间的差值(Fa0-Fa),来判定有无空气量不足(STEP314)。
发动机控制装置73在目标流量Fa0与测定流量Fa之间的差值(Fa0-Fa)大于规定流量差Fath的情况下(STEP314中为Yes),判定为空气量不足,转移到STEP305以后的延迟控制。另一方面,在目标流量Fa0与测定流量Fa之间的差值(Fa0-Fa)为规定流量差Fath以下的情况下(STEP314中为No),判定为空气量充足,转移到STEP307以后的提前控制。
接下来,参照图19的流程图,对发动机控制装置73进行的点火时间设定控制的第二变形例进行说明。图19的流程图中,对于与图16的流程图相同的动作步骤,参照上述的说明,省略其详细的说明。
本变形例中,发动机控制装置73参照目标点火时间图M4,基于发动机负荷Ac,来确定目标点火时间DTm后(STEP301~STEP302),计算出发动机负荷Ac的变化量(输出变化量)ΔAc(STEP323)。此时,例如,可以利用与前次测定的发动机负荷Ac的差值,来计算输出变化量ΔAc。然后,发动机控制装置73基于输出变化量ΔAc,来判定有无空气量不足(STEP324)。
发动机控制装置73在输出变化量ΔAc大于规定变化量ΔActh的情况下(STEP324中为Yes),判定为空气量不足,转移到STEP305以后的延迟控制。另一方面,在输出变化量ΔAc为规定变化量ΔActh以下的情况下(STEP324中为No),判定为空气量充足,转移到STEP307以后的提前控制。
如图20所示,发动机控制装置73在丧失了来自负荷测定器19的测定信号(输出信号)时应该临时性地执行输出丧失时控制,而执行输出丧失时切换控制。如图20的流程图所示,发动机控制装置73检测:有无来自负荷测定器19的输出信号(STEP901)。即,发动机控制装置73在例如因为负荷测定器19的故障或与负荷测定器19之间的信号线的断线等而在规定时间以上还没有接收到来自负荷测定器19的输出信号时,则判断为没有来自负荷测定器19的输出信号。
在发动机控制装置73判断为没有来自负荷测定器19的信号的情况下(STEP901中为Yes),应该维持输出丧失状态下的本机发动机装置21的运转,首先,基于气体喷射器98中的阀的开阀期间Tiq、发动机转速Rq、燃料气体压力Pq、以及燃料气体温度Teq,根据下式(1)来计算出燃料喷射量(燃料气体喷射量)Qs(STEP902)。另外,下式(1)中的“K1”~“K3”是常数。
Qs=K1×Tiq×Rq×(1+Pq/K2)/(1+Teq/K3)…(1)
接下来,发动机控制装置73参照输出设定图M10,基于在STEP902计算出的燃料喷射量Qs,来推定发动机负荷As(STEP903)。即,发动机控制装置73计算出发动机负荷As的推定值(输出推定信号),来替代用作所丧失的负荷测定器19的输出信号。另外,输出设定图M10给出了燃料喷射量Qs与发动机负荷As之间的相关性,对应于燃料喷射量Qs的增加,使发动机负荷As单调增加。
然后,发动机控制装置73通过例如蜂鸣报警器或报警显示器等而将丧失了来自负荷测定器19的输出信号的情形(输出丧失状态)进行通知之后(STEP904),利用在STEP903计算出的输出推定信号,来执行输出丧失时的临时控制动作(STEP905)。
通过执行该输出丧失时的临时控制,基于在STEP904计算出的输出推定信号,来设定:进气歧管压力的目标值(目标进气歧管压力)、副室内燃料气体压力的目标值(目标副室气体压力)、主室内燃料气体压力的目标值(目标主室气体压力)等,并继续进行发动机装置21的燃烧控制。在本实施方式中,例如,在主阀控制以及旁通阀控制(参照图10的流程图)、目标燃料喷射量的设定控制(参照图11)、目标进气歧管压力的设定控制(参照图13以及图14)等之中,执行:使用了在STEP904计算出的输出推定信号的控制动作。
发动机控制装置73在执行了输出丧失时的控制动作之后,确认:有无来自负荷测定器19的信号(STEP906)。此时,发动机控制装置73在从负荷测定器19没有接收到信号的情况下(STEP906中为No),转移到STEP902,执行输出丧失时的各动作(STEP902~STEP905)。另一方面,发动机控制装置73在从负荷测定器19接收到信号的情况下(STEP906中为Yes),从STEP905中的输出丧失时的非常时控制恢复到:基于来自负荷测定器19的输出信号进行的通常控制(STEP907),并且对恢复到通常控制的情形进行通知(STEP908)。
如上所述,发动机控制装置73在丧失了来自负荷测定器19的输出信号(例如,来自发电机23的输出、或者发动机装置21的发动机扭矩)时(输出丧失状态),基于来自气体喷射器98的燃料气体喷射量,来推定输出信号,并基于所推定的输出信号(输出推定信号),来执行预混合燃料的燃烧控制。此时,发动机控制装置73应该将发动机输出作为目标输出,基于输出信号,来设定进气歧管压力、燃料气体喷射量的目标值,从而执行预混合燃料的燃烧控制。据此,由于基于输出推定信号能够执行燃烧控制,因此,可以防止在输出丧失时发动机装置21紧急停止的问题。所以,即便在丧失了输出信号的紧急事态时,也能够确保来自发动机装置21的输出,从而,例如,在是船舶用的发动机装置21的情况下,能够确保用于维持船舶航行的推进机构,可以防止遭遇事故等。
另外,在上述的切换控制中,在丧失了来自负荷测定器19的输出信号之后,直到该输出信号恢复(回归)为止,虽然执行基于参照输出设定图M10所推定的发动机负荷的临时控制,但是也可以利用与辅助机关的协作而进行停止。即,如图3所示的构成那样,在具备多个发电机构14的系统中,在作为主机关的发电机构14的发动机装置21处于输出丧失状态的情况下,也可以将作为辅助机关之用的发电机构14的发动机装置21用作主机关来进行运转。这种情况下,主机关中的发动机装置21(以下称为主发动机装置21)处于输出丧失状态时,直到辅助机关中的发动机装置21(以下称为辅助发动机装置21)的运转呈稳定为止,主发动机装置21执行输出丧失时的临时控制。
以下,参照图21的流程图,对切换控制到发动机控制装置73在输出丧失时的临时控制的变形例进行说明。在图21的流程图中,关于与图20的流程图相同的动作步骤,参照上述的说明,并省略其详细的说明。
该变形例中,如图21所示,作为主机关的主发动机装置21的发动机控制装置73在丧失了来自负荷测定器19的输出信号时(STEP901中为Yes),认为是输出丧失所引起的异常状态,即使在异常状态下为了能够使得系统进行工作,首先,发送:用于起动辅助机关中的辅助发动机装置21的备用起动信号(STEP911)。然后,发动机控制装置73计算出燃料喷射量(燃料气体喷射量)Qs之后,参照输出设定图M10,来推定发动机负荷As,并执行输出丧失时的控制动作(STEP902~STEP905)。
发动机控制装置73在执行输出丧失时的控制动作之后,在还没有确认接收到来自负荷测定器19的输出信号的情况下(STEP906中为No),主要确认:是否从辅助发动机装置21的发动机控制装置73接收到了用来通知辅助发动机装置21处于稳定运转的情形的备用开始信号(STEP912)。此时,在没有从辅助发动机装置21接收到备用开始信号的情况下(STEP912中为No),转移到STEP902,执行输出丧失时的各动作(STEP902~STEP905)。另一方面,发动机控制装置73在从辅助发动机装置21接收到了备用开始信号的情况下(STEP912中为Yes),进行使燃料气体供给停止等,使主发动机装置21停止下来(STEP914)。
发动机控制装置73在执行输出丧失时的控制动作之后,如果来自负荷测定器19的输出信号恢复(回归)(STEP906中为Yes),则应该使辅助发动机装置21的运转停止,而对辅助发动机装置21的发动机控制装置73输出备用停止信号(STEP913)。然后,发动机控制装置73从输出丧失时的非常时控制恢复到通常控制,并且将恢复到了通常控制的情形进行通知(STEP907~STEP908)。
如上所述,发动机控制装置73在丧失了来自负荷测定器19的输出信号时(输出丧失状态),直到辅助发动机装置21开始运转为止这一期间,基于来自气体喷射器98的燃料气体喷射量,来推定输出信号,并基于输出推定信号,来执行预混合燃料的燃烧控制。据此,在直到转移至辅助发动机装置21的运转为止这一期间,可以使丧失了输出的发动机装置21暂时避难性地进行运转。由此,即使发动机装置21处于输出丧失状态,也不会有使搭载着该发动机装置21的船舶或发电机停止的情形。所以,即便是发动机装置21丧失了输出信号的情况下,也能够避免紧急停止,可以可靠地转移到辅助发动机装置21的运转,因此,能够较安全地维持搭载着该发动机装置21的船舶的航行或发电机的输出。
另外,在本实施方式中,虽然像上述的点火时间设定控制那样使提前量以及延迟量分别以Δt恒定地阶段性进行变化,但是,例如,也可以基于判定空气量过多或不足的参数量,预先存储点火时间的延迟量。以下,作为另一实施方式(第二实施方式)的发动机装置,参照图22~图29,对利用延迟角设定图来设定点火时间的情形进行说明。另外,在第二实施方式中,作为发动机装置,举例说明:并用了基于气体燃料(燃料气体)的预混合燃烧方式和基于液体燃料(燃料油)的扩散燃烧方式的双燃料发动机。
如图22所示,本实施方式中的发动机装置21a是从2个系统的燃料供给路径30、31被供给燃料,气体燃料箱32连接于一方的燃料供给路径30a,并且液体燃料箱33连接于另一方的燃料供给路径30b。即,发动机装置21构成为:燃料气体从燃料供给路径30a被供给于发动机装置21,另一方面,燃料油从燃料供给路径30b被供给至发动机装置21。燃料供给路径30a具备:储藏液化状态的气体燃料的气体燃料箱32、使气体燃料箱32的液化燃料(燃料气体)气化的气化装置34、以及对从气化装置34向发动机装置21供给的燃料气体的供给量进行调整的气阀单元35。即,燃料供给路径30a构成为:从气体燃料箱32朝向发动机装置21,依次配置有气化装置34以及气阀单元35。
如图23所示,发动机装置21a的构成为:在汽缸体25上串联排列有多个汽缸36(本实施方式中为6个汽缸)。各汽缸36借助构成于汽缸体25内的进气歧管(进气流路)67和进气口37而连通起来。各汽缸36借助配置在汽缸盖26上方的排气歧管(排气流路)44和排气口38而连通起来。在各汽缸36的进气口37配置气体喷射器98。
在排气歧管44的排气出口侧连接有增压器49的涡轮49a的排气入口,在进气歧管67的空气入口侧(新气入口侧)连接有中间冷却器51的空气排出口(新气出口)。在中间冷却器51的空气吸入口(新气入口)连接有增压器49的压缩机49b的空气排出口(新气出口)。在压缩机49b与中间冷却器51之间配置有主节流阀V1,调节主节流阀V1的阀开度,从而调整供应给进气歧管67的空气流量。
用于使从压缩机49b出口排出的空气的一部分再循环到压缩机49b入口的供气旁通流路17将压缩机49b的空气吸入口(新气入口)侧和中间冷却器51的空气排出口侧连结起来。即,供气旁通流路17在比压缩机49b的空气吸入口更靠上游侧的位置向外部气体开放,另一方面,连接于中间冷却器51与进气歧管67之间的连接部分。在该供气旁通流路17上配置有供气旁通阀V2,调节供气旁通阀V2的阀开度,从而调整从中间冷却器51下游侧流向进气歧管67的空气流量。
成为涡轮49a旁通路的排气旁通流路18将涡轮49a的排气出口侧和排气歧管44的排气出口侧连结起来。即,排气旁通流路18在比涡轮49a的排气出口更靠下游侧的位置向外部气体开放,另一方面,连接于涡轮49a的排气出口与涡轮49a的排气入口之间的连接部分。在该排气旁通流路18上配置有排气旁通阀V3,通过调整排气旁通阀V3的阀开度,调整流向涡轮49a的废气流量,从而调整压缩机49b中的空气压缩量。
发动机装置21a具有:利用来自排气歧管44的废气而对空气进行压缩的增压器49、和对由增压器49压缩的压缩空气进行冷却而供应给进气歧管67的中间冷却器51。发动机装置21a在增压器49出口与中间冷却器51入口之间的连接处设置有主节流阀V1。发动机装置21具备将排气歧管44出口和增压器49的排气出口连接起来的排气旁通流路18,并且,在排气旁通流路18上配置排气旁通阀V3。在将增压器49优化为柴油模式规格的情况下,即便在气体模式时,通过对应于发动机负荷的变动来控制排气旁通阀V3的开度,也能够实现最适合于发动机负荷的空燃比。因此,能够防止在负荷变动时燃烧所需的空气量过多或不足,发动机装置21a在使用了在柴油模式下优化的增压器的状态下,以气体模式也会最适当地进行工作。
发动机装置21a具备成为增压器49旁通路的供气旁通流路17,在供气旁通流路17配置供气旁通阀V2。通过对应于发动机负荷的变动来控制供气旁通阀V2的开度,能够将适合于燃料气体的燃烧所需的空燃比的空气供应给发动机。另外,通过并用响应性良好的供气旁通阀V2的控制动作,能够加快:针对气体模式下的负荷变动而言的响应速度。
发动机装置21a在中间冷却器51入口与主节流阀V1之间的位置连接有供气旁通流路17,使从压缩机49b排出的压缩空气返回压缩机49b入口。据此,能够利用供气旁通阀V2来补偿排气旁通阀V3的流量控制的响应性,同时,能够利用排气旁通阀V3来补偿供气旁通阀V2的控制幅度。因此,在舶用用途中的负荷变动、运转模式的切换时,能够使得气体模式下的空燃比控制的追随性变得良好。
如图24所示,发动机装置21a构成为:在汽缸体25内插入有圆筒形状的汽缸77(汽缸36),通过活塞78在汽缸77内沿着上下方向进行往复运动,使汽缸77下侧的发动机输出轴24进行旋转。从燃料油管供给燃料油(液体燃烧)的主燃料喷射阀79a以前端朝向汽缸77的方式插入于汽缸体25上的汽缸盖26。将该燃料喷射阀79a的前端配置于汽缸77的上端面的中心位置,向由活塞78上表面和汽缸77的内壁面构成的主燃烧室喷射燃料油。因此,在发动机装置21a以扩散燃烧方式进行驱动时,从燃料喷射阀79a向汽缸77内的主燃烧室喷射燃料油,由此,在主燃烧室中,与压缩空气发生反应而发生扩散燃烧。
各汽缸盖26中,在主燃料喷射阀79a的外周侧以能够滑动的方式设置有进气阀80及排气阀81。通过打开进气阀80,使来自进气歧管67的空气进入汽缸77内的主燃烧室,另一方面,通过打开排气阀81,使汽缸77内的主燃烧室中的燃烧气体(废气)向排气歧管44排出。与凸轮转轴(省略图示)的旋转相对应地,推杆(省略图示)分别进行上下运动,由此,摇臂(省略图示)摆动,使进气阀80以及排气阀81分别进行上下运动。
使主燃烧室产生点火火焰的引燃燃料喷射阀82a倾斜插入于各汽缸盖26,以使得其前端配置于主燃料喷射阀79a前端的附近。引燃燃料喷射阀82a采用微引燃喷射方式,在前端具有喷射引燃燃料的副室。即,引燃燃料喷射阀82a将由共轨(省略图示)供给的引燃燃料喷射到副室而使其燃烧,从而使汽缸77内的主燃烧室的中心位置产生点火火焰。因此,在发动机装置21a以预混合燃烧方式进行驱动时,利用引燃燃料喷射阀82a产生点火火焰,由此,经由进气阀80而供给到汽缸77内的主燃烧室的预混合气体发生反应,发生预混合燃烧。
在第二实施方式中的发动机装置21a,在气体模式运转时,如图25所示,发动机控制装置73参照目标点火时间图M4,来设定目标点火时间DTm,并且参照延迟角设定图M5,来设定延迟量ΔDTd,由此,使引燃燃料喷射阀82a在点火时间DTm+ΔDTd时点火。目标点火时间图M4给出了由负荷测定器19测定的发动机负荷(发电机输出或发动机扭矩)Ac与目标点火时间DTm之间的相关性,针对发动机负荷Ac,来确定目标点火时间DTm。延迟角设定图M5给出了预测空气量不足状态的参数与延迟量ΔDTd之间的相关性,针对所预测的空气量不足状态,来确定延迟量ΔDTd。
如图25所示,延迟角设定图M5是:根据进气歧管压力的目标值Pa0(目标压力)与进气歧管压力的实测值Pa(测定压力)之间的差值(Pa0-Pa),来使延迟量ΔDTd阶段性地进行变化。即,如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP1以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT1,如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP2(ΔP2>ΔP1)以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT2(ΔDT2>ΔDT1),如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP3(ΔP3>ΔP2)以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT3(ΔDT3>ΔDT2)。即,延迟设定图M5断续地存储:使延迟量相对于目标压力减去测定压力后得到的差值而言单纯增加的值。
以下,参照图25的流程图,对气体模式运转时的发动机控制装置73进行的点火时间设定控制的详细情况进行说明。在本实施方式中,举例说明:利用进气歧管压力的目标值Pa0(目标压力)与进气歧管压力的实测值Pa(测定压力)之间的差值(Pa0-Pa),来予测空气量的不足状态。
如图25所示,发动机控制装置73在接收到由负荷测定器19测定的发动机负荷(发电机输出或发动机扭矩)Ac时(STEP401),参照目标点火时间图M4,来确定引燃燃料喷射阀82a的目标点火时间(通常点火时间)DTm并进行存储(STEP402)。发动机控制装置73在确定了目标点火时间DTm之后,接收基于进气歧管压力传感器39的进气歧管压力的实测值Pa(测定压力)(STEP403)。
接下来,发动机控制装置73参照延迟角设定图M5,基于阀控制动作中所设定的进气歧管压力的目标值Pa0(目标压力)与进气歧管压力的实测值Pa(测定压力)之间的差值(Pa0-Pa),来确定延迟量ΔDTd(STEP404)。然后,发动机控制装置73利用STEP401中所存储的目标点火时间DTm和STEP404中所确定的延迟量ΔDTd,来设定点火时间DTm+ΔDTd(STEP405)。
在该发动机控制装置73进行的点火时间设定控制中,参照延迟角设定图M5,如图26所示,根据目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值大小,来确定延迟量。由此,对应于基于目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值而推定的空气不足量,来使点火时间阶段性地延迟。因此,使因输出变动而发生爆燃的发生率得到降低,并且,能够将热效率(发动机输出效率)的降低抑制在最低限度。
另外,在上述的气体模式运转时的点火时间设定控制中,虽然基于目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值来确认空气量过多或不足,不过,也可以利用其它参数来确认空气量过多或不足。以下,参照图27的流程图,对发动机控制装置73进行的点火时间设定控制的第一变形例进行说明。图27的流程图中,关于与图25的流程图相同的动作步骤,参照上述的说明,省略其详细的说明。
该变形例中,发动机控制装置73参照目标点火时间图M4,基于发动机负荷Ac,来确定目标点火时间DTm(STEP401~STEP402),然后,从流量传感器(省略图示)接收进气歧管67中的空气流量(进气歧管流量)的实测值Fa(测定流量)(STEP413)。然后,发动机控制装置73参照延迟角设定图M5A,基于根据发动机负荷Ac等所设定的进气歧管流量的目标值Fa0(目标流量)与进气歧管流量的实测值Fa(测定流量)之间的差值(Fa0-Fa),来确定延迟量ΔDTd(STEP414),并设定点火时间DTm+ΔDTd(STEP405)。另外,延迟角设定图M5A断续地存储:使延迟量相对于目标流量减去测定流量后得到的差值而言单纯增加的值。
接下来,参照图28的流程图,对发动机控制装置73进行的点火时间设定控制的第二变形例进行说明。在图28的流程图中,关于与图25的流程图相同的动作步骤,参照上述的说明,省略其详细的说明。
该变形例中,发动机控制装置73参照目标点火时间图M4,基于发动机负荷Ac,来确定目标点火时间DTm(STEP401~STEP402),然后,计算出发动机负荷Ac的变化量(输出变化量)ΔAc(STEP423)。此时,例如,可以利用与前次测定的发动机负荷Ac之间的差值,来计算出输出变化量ΔAc。然后,发动机控制装置73参照延迟角设定图M5B,基于输出变化量ΔAc,来确定延迟量ΔDTd(STEP424),并设定点火时间DTm+ΔDTd(STEP405)。另外,延迟角设定图M5B断续地存储:使延迟量相对于输出变化量ΔAc而言单纯增加的值。
此外,可以使延迟角设定图M5为:给出了预测空气量不足状态的参数、发动机负荷(发电机输出或发动机扭矩)Ac以及延迟量ΔDTd之间的相关性的三维图,而不是上述的二维图。即,在图25的流程图的例子中,在STEP404,参照图29所示的延迟角设定图M5C,利用目标压力Pa0与测定压力Pa之间的差值(Pa0-Pa)和发动机负荷Ac,来确定延迟量ΔDTd。通过像这样参照三维的延迟角设定图M5C,能够更高精度地执行延迟控制,因此,能够防止爆燃发生,从而防患于未然,并且,能够抑制热效率(发动机输出效率)降低。
在图29所示的延迟角设定图M5C的例子中,在发动机负荷Ac为Ac1以上且低于Ac2的情况下,如图中的双点划线所示,如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP1以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT1a,如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP2以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT2a(ΔDT2a>ΔDT1a),如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP3以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT3a(ΔDT3a>ΔDT2a)。
另外,在发动机负荷Ac为Ac2以上且低于Ac3的情况下,如图中的实线所示,如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP1以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT1b(ΔDT1b>ΔDT1a),如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP2以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT2b(ΔDT2b>ΔDT1b且ΔDT2b>ΔDT2a),如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP3以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT3b(ΔDT3b>ΔDT2b且ΔDT3b>ΔDT3a)。
此外,在发动机负荷Ac为Ac3以上的情况下,如图中的单点划线所示,如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP1以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT1c(ΔDT1c>ΔDT1b),如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP2以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT2c(ΔDT2c>ΔDT1c且ΔDT2c>ΔDT2b),如果进气歧管压力差(Pa0-Pa)为ΔP3以上,则将延迟量ΔDTd设定为值ΔDT3c(ΔDT3c>ΔDT2c且ΔDT3c>ΔDT3b)。
另外,在设定延迟量ΔDTd时参照三维图的延迟角设定图的情况下,在图27的流程图的例子中,利用目标流量Fa0与测定流量Fa之间的差值(Fa0-Fa)和发动机负荷Ac,来确定延迟量ΔDTd。另外,在图28的流程图的例子中,利用发动机负荷Ac的变化量(输出变化量)ΔAc和发动机负荷Ac,来确定延迟量ΔDTd。
另外,本实施方式的发动机装置21a与第一实施方式的发动机装置21同样地,基于图20或图21所示的流程图,通过执行向输出丧失时的临时控制切换的控制,可以防止在输出丧失时发动机装置21a被紧急停止的问题。此外,通过执行图21所示的流程图的控制动作,直到转移至辅助发动机装置21a的运转为止这一期间,可以使丧失了输出的发动机装置21a暂时避难地进行运转,因此,不会出现使搭载着该发动机装置21a的船舶或发电机停止的问题。所以,即使是在发动机装置21a丧失了输出信号的情况下,由于可以避免紧急停止,因此,可以安全地维持:搭载着该发动机装置21a的船舶的航行或发电机的输出。
此外,各部分的构成并不限定于图示的实施方式,可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。另外,上述各实施方式的发动机装置还可以应用于上述的推进兼发电机构以外的构成中,即,可以应用于构成为用于向船体内的电气系统供电的发电装置或陆地上的发电设施中的驱动源等。
此外,作为第一实施方式的发动机装置,虽然以燃气发动机为例进行了说明,但是,在以使气体燃料燃烧的气体模式来驱动双燃料发动机的情况下,可以应用上述各控制动作。另一方面,作为第二实施方式的发动机装置,虽然以双燃料发动机为例进行了说明,但是,在使气体燃料燃烧的燃气发动机中,可以应用气体模式下的上述各控制动作。
符号说明
1 船舶
2 船体
4 烟囱
5 螺旋桨
9 推进轴
11 机舱
12 推进兼发电机构
17 供气旁通流路
19 负荷测定器
20 发动机旋转传感器
21 发动机装置(燃气发动机装置)
22 减速器
23 发电机
24 输出轴(曲轴)
25 汽缸体
26 汽缸盖
30 主燃料气体流路
31 副燃料气体流路
36 汽缸
37 进气口
38 排气口
39 压力传感器
40 盖罩
41 主燃料气体配管
42 副燃料气体配管
43 侧盖
44 排气歧管
45 隔热盖
48 排气中继管
49 增压器
49a 涡轮
49b 压缩机
51 中间冷却器
63 进气过滤器
64 新气通路管
66 供气旁通管
67 进气歧管
73 发动机控制装置
79 点火装置
80 进气阀
81 排气阀
82 火花塞
89 单向阀
98 气体喷射器
110 主燃料气体压力调整器
111 副燃料气体压力调整器
112 主燃料气体压力传感器
113 主燃料气体温度传感器
114 副燃料气体压力传感器
115 润滑油温度传感器
V1 进气节流阀
V2 供气旁通阀
V3 排气旁通阀

Claims (8)

1.一种发动机装置,其包括:进气歧管,该进气歧管使空气向汽缸内供给;气体喷射器,该气体喷射器使燃料气体与由所述进气歧管供给来的空气相混合而进入所述汽缸;以及点火装置,该点火装置对所述燃料气体与空气预混合后而得到的预混合燃料在所述汽缸内进行点火,
所述发动机装置的特征在于,
所述发动机装置具备:基于表示来自该发动机装置的输出的输出信号来执行预混合燃料的燃烧控制的控制部,
所述控制部在丧失了所述输出信号时,基于来自所述气体喷射器的燃料气体喷射量,来推定输出信号,并基于所推定的输出信号,来执行所述燃烧控制。
2.根据权利要求1所述的发动机装置,其特征在于,
所述控制部基于输出信号,来设定进气歧管压力的目标值,并且执行所述燃烧控制。
3.根据权利要求1所述的发动机装置,其特征在于,
所述控制部基于输出信号,来设定燃料气体喷射量的目标值,并且执行所述燃烧控制。
4.根据权利要求1所述的发动机装置,其特征在于,
所述控制部在丧失了所述输出信号时,在直到分体的辅助发动机装置开始运转为止的期间,基于所推定的输出信号,来执行所述燃烧控制。
5.根据权利要求2所述的发动机装置,其特征在于,
所述控制部在丧失了所述输出信号时,在直到分体的辅助发动机装置开始运转为止的期间,基于所推定的输出信号,来执行所述燃烧控制。
6.根据权利要求3所述的发动机装置,其特征在于,
所述控制部在丧失了所述输出信号时,在直到分体的辅助发动机装置开始运转为止的期间,基于所推定的输出信号,来执行所述燃烧控制。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的发动机装置,其特征在于,
所述发动机装置是驱动发电机旋转的燃气发动机,
所述控制部将来自所述发电机的输出作为输出信号来接收,并执行所述燃烧控制。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的发动机装置,其特征在于,
所述发动机装置是能够选择气体燃料和液体燃料的双燃料发动机,
所述控制部将发动机扭矩作为输出信号来接收,并执行所述燃烧控制。
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