JP2001003774A - 副室式ガスエンジン及びその運転制御方法 - Google Patents
副室式ガスエンジン及びその運転制御方法Info
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- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 副室式ガスエンジンにおいて、スロットルバ
ルブによる圧力損失を低減して高い熱効率の運転を可能
とする。 【解決手段】 副室式ガスエンジン２０全体の出力又は
回転数を制御するスロットルバルブ３による出力制御に
加えて、副室１０２に燃料ガスを供給するためのコンプ
レッサＣにより昇圧された燃料ガスＧ２の一部を、主燃
焼室１０１へ供給される希薄混合気に混入ことにより、
当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数の制御を行
う。スロットルバルブ３前後での圧力差をなくし、出力
の微調整を迅速にかつ高い応答性で行うことができ、副
室式ガスエンジン全体としての熱効率を向上させること
が可能となる。
ルブによる圧力損失を低減して高い熱効率の運転を可能
とする。 【解決手段】 副室式ガスエンジン２０全体の出力又は
回転数を制御するスロットルバルブ３による出力制御に
加えて、副室１０２に燃料ガスを供給するためのコンプ
レッサＣにより昇圧された燃料ガスＧ２の一部を、主燃
焼室１０１へ供給される希薄混合気に混入ことにより、
当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数の制御を行
う。スロットルバルブ３前後での圧力差をなくし、出力
の微調整を迅速にかつ高い応答性で行うことができ、副
室式ガスエンジン全体としての熱効率を向上させること
が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は副室式ガスエンジン
の運転制御方法に関し、特に、その出力又は回転数の制
御を吸気損失を増大させることなく行うことを可能とし
た副室式ガスエンジンの運転制御方法に関する。
の運転制御方法に関し、特に、その出力又は回転数の制
御を吸気損失を増大させることなく行うことを可能とし
た副室式ガスエンジンの運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電用やコージェネレーション用のガス
エンジンにおいて、ガスエンジンの出力又は回転数制御
は、全負荷範囲において吸気経路の途中に備えられたス
ロットルバルブの開度を制御することにより行われてい
る。スロットルバルブの開度制御にはスロットルバルブ
を駆動するアクチュエータを必要とし、該アクチュエー
タは、ガスエンジンの出力もしくは回転数信号を取り入
れ、これが目標値となるように、スロットルバルブの開
度を制御する。これにより、ガスエンジンへの充填混合
気量が調節され、所望の出力及び回転数を得ている。
エンジンにおいて、ガスエンジンの出力又は回転数制御
は、全負荷範囲において吸気経路の途中に備えられたス
ロットルバルブの開度を制御することにより行われてい
る。スロットルバルブの開度制御にはスロットルバルブ
を駆動するアクチュエータを必要とし、該アクチュエー
タは、ガスエンジンの出力もしくは回転数信号を取り入
れ、これが目標値となるように、スロットルバルブの開
度を制御する。これにより、ガスエンジンへの充填混合
気量が調節され、所望の出力及び回転数を得ている。
【０００３】スロットルバルブはガスエンジンの吸気経
路の途中に装備されており、ガスエンジンの出力又は回
転数制御において、スロットルバルブによる吸気損失は
避けられない。また、スロットルバルブの前後に所定の
圧力差が存在しないとスロットルバルブ開度が出力又は
回転数に安定してかつ迅速に反映されないことから、高
い制御性を確保するために、通常２０〜３０ｋＰａ以上
の圧力差を必要としており、これはそのままポンピング
損失（吸気損失）としてガスエンジンの熱効率の低下を
招いている。過給機付きのガスエンジンでは、より高い
過給圧力が要求されるため、背圧の上昇や過給機性能の
低下を招き、ガスエンジン性能をさらに低下させてい
る。
路の途中に装備されており、ガスエンジンの出力又は回
転数制御において、スロットルバルブによる吸気損失は
避けられない。また、スロットルバルブの前後に所定の
圧力差が存在しないとスロットルバルブ開度が出力又は
回転数に安定してかつ迅速に反映されないことから、高
い制御性を確保するために、通常２０〜３０ｋＰａ以上
の圧力差を必要としており、これはそのままポンピング
損失（吸気損失）としてガスエンジンの熱効率の低下を
招いている。過給機付きのガスエンジンでは、より高い
過給圧力が要求されるため、背圧の上昇や過給機性能の
低下を招き、ガスエンジン性能をさらに低下させてい
る。
【０００４】上記のようなスロットルバルブでの圧力損
失を低減し、高い熱効率での運転を可能としたガスエン
ジンの運転制御方法として、ガスエンジンの立ち上げか
ら所定負荷までの出力調整は、従来どおりにスロットル
バルブの開度を調整してガスミキサーを通過する主燃料
ガスの流量を制御することにより行い、所定負荷に到達
した後における運転中での出力又は回転数の微調整は、
スロットルバルブの開度調整によらずに、別途設ける第
２の出力又は回転数制御手段、例えば、ガスミキサーを
バイパスして燃料ガスを直接ガスミキサー下流の混合気
中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を配置し
て、該流量調整弁の開度を調整して出力を制御するよう
な手段により行うようにした新規なガスエンジンの運転
制御方法を本出願人はすでに提案している（特開平１０
−１７６５５６号公報参照）。
失を低減し、高い熱効率での運転を可能としたガスエン
ジンの運転制御方法として、ガスエンジンの立ち上げか
ら所定負荷までの出力調整は、従来どおりにスロットル
バルブの開度を調整してガスミキサーを通過する主燃料
ガスの流量を制御することにより行い、所定負荷に到達
した後における運転中での出力又は回転数の微調整は、
スロットルバルブの開度調整によらずに、別途設ける第
２の出力又は回転数制御手段、例えば、ガスミキサーを
バイパスして燃料ガスを直接ガスミキサー下流の混合気
中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を配置し
て、該流量調整弁の開度を調整して出力を制御するよう
な手段により行うようにした新規なガスエンジンの運転
制御方法を本出願人はすでに提案している（特開平１０
−１７６５５６号公報参照）。
【０００５】上記の運転制御方法によれば、ガスエンジ
ンの立ち上げから所定負荷までの出力調整のみをスロッ
トルバルブの開度調整によることとしたので、従来のス
ロットルバルブの開度調整により出力や回転数の微調整
を行うように設計する場合と比べて、スロットルバルブ
前後の圧力差を低くすることが可能となり、吸気損失を
大きくせずに高い熱効率が得られる。また、別途設ける
第２の出力又は回転数制御手段によって、スロットルバ
ルブ前後の圧力差に依存しない高い精度の出力微調整が
可能となる。
ンの立ち上げから所定負荷までの出力調整のみをスロッ
トルバルブの開度調整によることとしたので、従来のス
ロットルバルブの開度調整により出力や回転数の微調整
を行うように設計する場合と比べて、スロットルバルブ
前後の圧力差を低くすることが可能となり、吸気損失を
大きくせずに高い熱効率が得られる。また、別途設ける
第２の出力又は回転数制御手段によって、スロットルバ
ルブ前後の圧力差に依存しない高い精度の出力微調整が
可能となる。
【０００６】また、上記公報では、ガスエンジンの運転
制御方法の他の態様として、主制御手段としてのスロッ
トルバルブを用いることなく、前記した第２の出力又は
回転数制御手段のみで、ガスエンジンの出力又は回転数
制御を行うようにするガスエンジンの運転制御方法も開
示している。
制御方法の他の態様として、主制御手段としてのスロッ
トルバルブを用いることなく、前記した第２の出力又は
回転数制御手段のみで、ガスエンジンの出力又は回転数
制御を行うようにするガスエンジンの運転制御方法も開
示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記した、ガスミキサ
ーをバイパスした燃料ガスを直接ガスミキサー下流の主
混合気中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を
配置し、該流量調整弁の開度を調整して主燃焼室へ供給
される主混合気の濃度を変えることによって、出力又は
回転数を制御するガスエンジンの運転制御方法の場合
に、バイパス管路から供給される調整用の燃料ガスの供
給位置は、理論上、ガスミキサー下流であれば任意であ
り、吸気経路中であってもよく、主燃焼室内に直接供給
するようにしてもよい。
ーをバイパスした燃料ガスを直接ガスミキサー下流の主
混合気中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を
配置し、該流量調整弁の開度を調整して主燃焼室へ供給
される主混合気の濃度を変えることによって、出力又は
回転数を制御するガスエンジンの運転制御方法の場合
に、バイパス管路から供給される調整用の燃料ガスの供
給位置は、理論上、ガスミキサー下流であれば任意であ
り、吸気経路中であってもよく、主燃焼室内に直接供給
するようにしてもよい。
【０００８】しかし、主燃焼室内あるいはその直前に調
整用燃料ガスを供給しようとする場合に、主燃焼室内あ
るいはその直前の場所は大きな圧力変動を伴い、また昇
圧状態にもなることから、通常、１〜１００ｋＰａ（ゲ
ージ圧）程度で供給される燃料ガスを安定した状態で継
続供給することは容易でなく、供給量が不安定となった
り、供給が不可能となる場合が起こりうる。安定した運
転制御を行うためには、コンプレッサにより昇圧した状
態で調整用燃料ガスを供給することが望まれる。しか
し、バイパス管路中に別途コンプレッサを配置すること
は、ガスエンジンの負荷損失を伴う。
整用燃料ガスを供給しようとする場合に、主燃焼室内あ
るいはその直前の場所は大きな圧力変動を伴い、また昇
圧状態にもなることから、通常、１〜１００ｋＰａ（ゲ
ージ圧）程度で供給される燃料ガスを安定した状態で継
続供給することは容易でなく、供給量が不安定となった
り、供給が不可能となる場合が起こりうる。安定した運
転制御を行うためには、コンプレッサにより昇圧した状
態で調整用燃料ガスを供給することが望まれる。しか
し、バイパス管路中に別途コンプレッサを配置すること
は、ガスエンジンの負荷損失を伴う。
【０００９】本発明は、上記の不都合を、特に副室を備
えた副室式ガスエンジンの運転制御方法において解決す
ることを目的とする。なすわち、本発明の目的は、副室
式ガスエンジンに実質的な圧力損失及び負荷損失を伴う
ことなく、前記したような大きな圧力変動を伴う箇所あ
るいは昇圧された箇所に安定して調整用燃料ガスを供給
できるようにし、それにより、副室式ガスエンジンを高
い精度で出力又は回転数制御し、吸気損失の低減により
熱効率の向上を可能とした運転制御方法を提供すること
にある。
えた副室式ガスエンジンの運転制御方法において解決す
ることを目的とする。なすわち、本発明の目的は、副室
式ガスエンジンに実質的な圧力損失及び負荷損失を伴う
ことなく、前記したような大きな圧力変動を伴う箇所あ
るいは昇圧された箇所に安定して調整用燃料ガスを供給
できるようにし、それにより、副室式ガスエンジンを高
い精度で出力又は回転数制御し、吸気損失の低減により
熱効率の向上を可能とした運転制御方法を提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの第１番目の本発明は、副室を備えた副室式ガスエン
ジンの運転制御方法であって、副室に燃料ガスを供給す
るためのコンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部
を主燃焼室へ供給される燃料ガスに混入することによ
り、当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数の制御を
行うことを特徴とする。
めの第１番目の本発明は、副室を備えた副室式ガスエン
ジンの運転制御方法であって、副室に燃料ガスを供給す
るためのコンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部
を主燃焼室へ供給される燃料ガスに混入することによ
り、当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数の制御を
行うことを特徴とする。
【００１１】また、上記の課題を解決するための第２番
目の本発明は、副室を備えた副室式ガスエンジンの運転
制御方法であって、スロットルバルブによる出力又は回
転数の制御に加えて、副室に燃料ガスを供給するための
コンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼
室へ供給される燃料ガスに混入することにより、当該副
室式ガスエンジンの二次的な出力又は回転数の制御を行
うことを特徴とする。
目の本発明は、副室を備えた副室式ガスエンジンの運転
制御方法であって、スロットルバルブによる出力又は回
転数の制御に加えて、副室に燃料ガスを供給するための
コンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼
室へ供給される燃料ガスに混入することにより、当該副
室式ガスエンジンの二次的な出力又は回転数の制御を行
うことを特徴とする。
【００１２】本発明にいう副室式ガスエンジンとは、従
来知られた形式のものであってよく、主燃焼室に設けら
れた副室（副燃焼室）に、コンプレッサにより２００〜
３００ｋＰａ程度に昇圧された燃料ガスが供給されて、
主燃焼室に供給される希薄混合気よりも高い濃度の混合
気が形成され、そこで点火された火炎が主燃焼室内に噴
出して、主燃焼室に供給された希薄混合気を燃焼させる
形式のガスエンジンであり、この形式の副室式ガスエン
ジンは、希薄燃焼方式での火炎伝播速度の遅さに起因す
る不安定さを解決して、高い機関熱効率をもたらす。通
常、安定した運転を補償するために、副室に燃料ガスを
供給するためのコンプレッサは十分に容量の大きいもの
が用いられている。
来知られた形式のものであってよく、主燃焼室に設けら
れた副室（副燃焼室）に、コンプレッサにより２００〜
３００ｋＰａ程度に昇圧された燃料ガスが供給されて、
主燃焼室に供給される希薄混合気よりも高い濃度の混合
気が形成され、そこで点火された火炎が主燃焼室内に噴
出して、主燃焼室に供給された希薄混合気を燃焼させる
形式のガスエンジンであり、この形式の副室式ガスエン
ジンは、希薄燃焼方式での火炎伝播速度の遅さに起因す
る不安定さを解決して、高い機関熱効率をもたらす。通
常、安定した運転を補償するために、副室に燃料ガスを
供給するためのコンプレッサは十分に容量の大きいもの
が用いられている。
【００１３】上記第１番目の発明によれば、主燃焼室に
供給される希薄混合気の吸気経路に主制御手段としての
スロットルバルブを配置することなく、副室に供給する
燃料ガスを昇圧するためのコンプレッサにより昇圧され
た燃料ガスの一部を、ガスミキサーから主燃焼室へ供給
される主燃料ガスに、調整された量を直接混入すること
により、当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数の制
御が行われる。主燃料ガスに混入する場所は、主燃焼室
内あるいはその直上流位置が好ましいが、ガスミキサー
下流であれば任意の吸気経路中であってよい。いずれで
あっても、昇圧された燃料ガスが主燃料ガスに混入され
るので、混合時の主燃料ガスの圧力などに影響されるこ
となく、所定量の燃料ガスを安定して供給することがで
きる。特に、主燃焼室内あるいはその直上流位置に供給
する場合にも、主燃焼室内の圧力変動や昇圧程度に影響
を受けることなく、安定供給が可能となる。
供給される希薄混合気の吸気経路に主制御手段としての
スロットルバルブを配置することなく、副室に供給する
燃料ガスを昇圧するためのコンプレッサにより昇圧され
た燃料ガスの一部を、ガスミキサーから主燃焼室へ供給
される主燃料ガスに、調整された量を直接混入すること
により、当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数の制
御が行われる。主燃料ガスに混入する場所は、主燃焼室
内あるいはその直上流位置が好ましいが、ガスミキサー
下流であれば任意の吸気経路中であってよい。いずれで
あっても、昇圧された燃料ガスが主燃料ガスに混入され
るので、混合時の主燃料ガスの圧力などに影響されるこ
となく、所定量の燃料ガスを安定して供給することがで
きる。特に、主燃焼室内あるいはその直上流位置に供給
する場合にも、主燃焼室内の圧力変動や昇圧程度に影響
を受けることなく、安定供給が可能となる。
【００１４】第２番目の本発明によれば、副室式ガスエ
ンジンの立ち上げから所定負荷までの出力調整は従来ど
おりにスロットルバルブの開度調整により対処し、所定
負荷に到達した後の出力又は回転数の微調整は、スロッ
トルバルブの開度調整によらずに、前記コンプレッサに
より昇圧された燃料ガスの一部を、ガスミキサーから主
燃焼室へ供給される主燃料ガスに混入することにより行
う。この場合でも、昇圧された燃料ガスが主燃料ガスに
混入されることにより、上記と同様の効果がもたらされ
る。なお、このとき、スロットルバルブは全開状態とな
るように過給機のブースト圧力を調整することが好まし
い。上記いずれの場合も、通常コンプレッサの余剰容量
分を利用すれば足り、副室式ガスエンジンに余分な負荷
を生じさせることはない。
ンジンの立ち上げから所定負荷までの出力調整は従来ど
おりにスロットルバルブの開度調整により対処し、所定
負荷に到達した後の出力又は回転数の微調整は、スロッ
トルバルブの開度調整によらずに、前記コンプレッサに
より昇圧された燃料ガスの一部を、ガスミキサーから主
燃焼室へ供給される主燃料ガスに混入することにより行
う。この場合でも、昇圧された燃料ガスが主燃料ガスに
混入されることにより、上記と同様の効果がもたらされ
る。なお、このとき、スロットルバルブは全開状態とな
るように過給機のブースト圧力を調整することが好まし
い。上記いずれの場合も、通常コンプレッサの余剰容量
分を利用すれば足り、副室式ガスエンジンに余分な負荷
を生じさせることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。
図１は、スロットルバルブによる制御とコンプレッサに
より昇圧された調整用燃料ガスの一部を主燃料ガス中へ
付加的に供給する二次的制御とを併用する場合の一例を
示している。
明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。
図１は、スロットルバルブによる制御とコンプレッサに
より昇圧された調整用燃料ガスの一部を主燃料ガス中へ
付加的に供給する二次的制御とを併用する場合の一例を
示している。
【００１６】図において、副室式ガスエンジン２０は、
主燃焼室１０１の上方に副室１０２が設けられ、副室１
０２には、コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ
程度に昇圧された燃料ガスＧ２が管路１１０を介して供
給ノズル１０３から供給される。なお、副室１０２内の
混合気は、燃料ガスが直接供給されることにより、通
常、主燃焼室１０１に供給される希薄混合気よりも高い
濃度の混合気である。該高濃度の混合気には副室１０２
に設けた点火プラグ１０４により火花点火され、火炎ジ
ェットは副室１０２の下端に形成される連絡孔１０６を
通して主燃焼室１０１内に噴出する。噴出した火炎ジェ
ットにより主燃焼室１０１に供給された希薄混合気はす
みやかに燃焼する。なお、図において、１０７はピスト
ン、１０８は吸気弁、１０９は排気弁である。
主燃焼室１０１の上方に副室１０２が設けられ、副室１
０２には、コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ
程度に昇圧された燃料ガスＧ２が管路１１０を介して供
給ノズル１０３から供給される。なお、副室１０２内の
混合気は、燃料ガスが直接供給されることにより、通
常、主燃焼室１０１に供給される希薄混合気よりも高い
濃度の混合気である。該高濃度の混合気には副室１０２
に設けた点火プラグ１０４により火花点火され、火炎ジ
ェットは副室１０２の下端に形成される連絡孔１０６を
通して主燃焼室１０１内に噴出する。噴出した火炎ジェ
ットにより主燃焼室１０１に供給された希薄混合気はす
みやかに燃焼する。なお、図において、１０７はピスト
ン、１０８は吸気弁、１０９は排気弁である。
【００１７】上記の副室式ガスエンジン２０は過給機１
０を有し、主燃料であるガスＧ１と空気Ａとはガスミキ
サー１により所要の空気比に混合され、過給機１０のコ
ンプレッサ１１により加圧され、吸気ポート１１８及び
吸気弁１０８を通り主燃焼室１０１内に吸気される。燃
焼後の主燃焼室１０１からの排気ガスは、排気弁１０９
から排気ポート１１９を通り、過給機１０のダービン１
２を駆動した後、外気に放出される。なお、１４は過給
圧力を調整手段の一例としてのウェストスゲートバルブ
であり、開度を制御することにより過給圧力が調整され
る。
０を有し、主燃料であるガスＧ１と空気Ａとはガスミキ
サー１により所要の空気比に混合され、過給機１０のコ
ンプレッサ１１により加圧され、吸気ポート１１８及び
吸気弁１０８を通り主燃焼室１０１内に吸気される。燃
焼後の主燃焼室１０１からの排気ガスは、排気弁１０９
から排気ポート１１９を通り、過給機１０のダービン１
２を駆動した後、外気に放出される。なお、１４は過給
圧力を調整手段の一例としてのウェストスゲートバルブ
であり、開度を制御することにより過給圧力が調整され
る。
【００１８】前記過給機コンプレッサ１１から主燃焼室
１０１までの経路には、通常のように、インタークーラ
ー２、スロットルバルブ３が設けられる。そして、本発
明による副室式ガスエンジン２０においては、前記コン
プレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧され
た燃料ガスＧ２を副室１０２に供給する管路１１０は分
岐路１１１を有しており、この実施の形態において、該
分岐路１１１の先端は前記吸気ポート１１８内の吸気弁
１０８の直上流位置に開放している。分岐路１１１には
適宜の燃料供給弁１１２が設けてあり、該燃料供給弁１
１２は副室式ガスエンジン２０のクランクシャフト２５
の回転数を計測する回転計２６からの信号を受けるコン
トローラ２７からの信号により開弁時期及び期間が制御
される。
１０１までの経路には、通常のように、インタークーラ
ー２、スロットルバルブ３が設けられる。そして、本発
明による副室式ガスエンジン２０においては、前記コン
プレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧され
た燃料ガスＧ２を副室１０２に供給する管路１１０は分
岐路１１１を有しており、この実施の形態において、該
分岐路１１１の先端は前記吸気ポート１１８内の吸気弁
１０８の直上流位置に開放している。分岐路１１１には
適宜の燃料供給弁１１２が設けてあり、該燃料供給弁１
１２は副室式ガスエンジン２０のクランクシャフト２５
の回転数を計測する回転計２６からの信号を受けるコン
トローラ２７からの信号により開弁時期及び期間が制御
される。
【００１９】この副室式ガスエンジン２０において、立
ち上げから所定負荷（例えば、定格負荷）までは、図示
しないガスエンジン制御装置からの信号により、従来ど
おりスロットルバルブ３の開度を制御して出力制御を行
い、回転数の制御は、ガスエンジン制御装置からの信号
により、コントローラ２７を制御して燃料供給弁１１２
の開度を調整する。燃料供給弁１１２の開度に応じて、
ガスミキサー１からの希薄混合気中に、コンプレッサＣ
で昇圧された燃料ガスの一部が供給され、主燃焼室１０
１に供給される希薄混合気の燃料ガス量が調整される。
それにより、混合気の空燃比が変化し、調整量に応じて
回転数が制御されることとなり、スロットルバルブ３の
開度を変更することなく、回転数の微調整が可能とな
る。
ち上げから所定負荷（例えば、定格負荷）までは、図示
しないガスエンジン制御装置からの信号により、従来ど
おりスロットルバルブ３の開度を制御して出力制御を行
い、回転数の制御は、ガスエンジン制御装置からの信号
により、コントローラ２７を制御して燃料供給弁１１２
の開度を調整する。燃料供給弁１１２の開度に応じて、
ガスミキサー１からの希薄混合気中に、コンプレッサＣ
で昇圧された燃料ガスの一部が供給され、主燃焼室１０
１に供給される希薄混合気の燃料ガス量が調整される。
それにより、混合気の空燃比が変化し、調整量に応じて
回転数が制御されることとなり、スロットルバルブ３の
開度を変更することなく、回転数の微調整が可能とな
る。
【００２０】所定負荷運転中は、ウェストゲートバルブ
１４の調整によりあるいは従来知られた手法により過給
圧力を調整し、スロットルバルブは全開状態（圧力損失
なし）として、燃料供給弁１１２で回転数制御を行う。
このようにして燃料供給弁１１２の制御により負荷変動
に対応するが、負荷が低くなり燃料供給弁１１２の制御
のみでは出力が下がらなくなった場合には、ガスエンジ
ン回転数信号などによりスロットルバルブを閉じるよう
に制御する。また、負荷が大きくなり、燃料供給弁１１
２の制御では出力が上がらなくなった場合にも、同様に
スロットルバルブを開くことにより制御する。
１４の調整によりあるいは従来知られた手法により過給
圧力を調整し、スロットルバルブは全開状態（圧力損失
なし）として、燃料供給弁１１２で回転数制御を行う。
このようにして燃料供給弁１１２の制御により負荷変動
に対応するが、負荷が低くなり燃料供給弁１１２の制御
のみでは出力が下がらなくなった場合には、ガスエンジ
ン回転数信号などによりスロットルバルブを閉じるよう
に制御する。また、負荷が大きくなり、燃料供給弁１１
２の制御では出力が上がらなくなった場合にも、同様に
スロットルバルブを開くことにより制御する。
【００２１】なお、副室式ガスエンジンの使用態様によ
っては、スロットルバルブ３を併用することは必ずしも
必要でなく、スロットルバルブを作用させることなく
（あるいは、スロットルバルブ３を設けることなく）、
当初から前記第２の出力又は回転数制御手段のみで、す
なわち、前記コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰ
ａ程度に昇圧された燃料ガスＧ２の一部を分岐路１１１
を介して吸気ポート１１８に供給する制御手段のみで、
副室式ガスエンジンの出力又は回転数制御を行うことも
もちろん可能である。
っては、スロットルバルブ３を併用することは必ずしも
必要でなく、スロットルバルブを作用させることなく
（あるいは、スロットルバルブ３を設けることなく）、
当初から前記第２の出力又は回転数制御手段のみで、す
なわち、前記コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰ
ａ程度に昇圧された燃料ガスＧ２の一部を分岐路１１１
を介して吸気ポート１１８に供給する制御手段のみで、
副室式ガスエンジンの出力又は回転数制御を行うことも
もちろん可能である。
【００２２】さらに、図示しないが、複数の気筒を持つ
副室式ガスエンジンにおいて、各気筒の吸気マニホルド
に図１に示した昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供給する
分岐路１１１及び燃料供給弁１１２を配置するようにし
てもよい。さらに、昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供給
する場所は、図示の場所に限ることなく、図１における
ガスミキサ１と過給機１０の間、過給機１０と吸気マニ
ホルド１１８の間などであってもよく、特に、本発明に
おいては、調整用の燃料ガスＧ２はコンプレッサＣによ
り昇圧した状態で供給されるので、各気筒の主燃焼室内
に直接供給することも可能となる。
副室式ガスエンジンにおいて、各気筒の吸気マニホルド
に図１に示した昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供給する
分岐路１１１及び燃料供給弁１１２を配置するようにし
てもよい。さらに、昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供給
する場所は、図示の場所に限ることなく、図１における
ガスミキサ１と過給機１０の間、過給機１０と吸気マニ
ホルド１１８の間などであってもよく、特に、本発明に
おいては、調整用の燃料ガスＧ２はコンプレッサＣによ
り昇圧した状態で供給されるので、各気筒の主燃焼室内
に直接供給することも可能となる。
【００２３】
【発明の効果】上記のようであり、本発明による副室式
ガスエンジンの運転制御方法によれば、スロットルバル
ブ前後での圧力差をなくし、出力の微調整を迅速にかつ
高い応答性で行うことができる。それにより、副室式ガ
スエンジン全体としての熱効率を向上させることが可能
となる。特に、調整用の燃料ガスはコンプレッサにより
２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧された状態となってい
るので、吸気系統内の圧力変動などに影響を受けること
なく、所定量の供給が可能となり、安定した運転制御が
可能となる。さらに、各気筒の主燃焼室内に直接供給す
ることも可能となる。また、スロットルバルブを用いる
ことなく、調整用の燃料ガスのみで安定した副室式ガス
エンジンの出力又は回転数制御を行うことも可能とな
る。
ガスエンジンの運転制御方法によれば、スロットルバル
ブ前後での圧力差をなくし、出力の微調整を迅速にかつ
高い応答性で行うことができる。それにより、副室式ガ
スエンジン全体としての熱効率を向上させることが可能
となる。特に、調整用の燃料ガスはコンプレッサにより
２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧された状態となってい
るので、吸気系統内の圧力変動などに影響を受けること
なく、所定量の供給が可能となり、安定した運転制御が
可能となる。さらに、各気筒の主燃焼室内に直接供給す
ることも可能となる。また、スロットルバルブを用いる
ことなく、調整用の燃料ガスのみで安定した副室式ガス
エンジンの出力又は回転数制御を行うことも可能とな
る。
【図１】本発明による副室式ガスエンジンの出力又は回
転数制御方法の一実施の形態を説明する図。
転数制御方法の一実施の形態を説明する図。
１…ガスミキサー、３…スロットルバルブ、１０…過吸
機、１１…コンプレッサ、１２…タービン、２０…副室
式ガスエンジン、１０１…主燃焼室、１０２…副室、１
０４…点火プラグ、１０８…吸気弁、１１８…吸気ポー
ト、１０９…排気弁、１１９…排気ポート、２５…クラ
ンクシャフト、２６…回転計、２７…コントローラ、Ａ
…空気、Ｃ…コンプレッサ、Ｇ１…主燃料ガス、Ｇ２…
調整用燃焼ガス
機、１１…コンプレッサ、１２…タービン、２０…副室
式ガスエンジン、１０１…主燃焼室、１０２…副室、１
０４…点火プラグ、１０８…吸気弁、１１８…吸気ポー
ト、１０９…排気弁、１１９…排気ポート、２５…クラ
ンクシャフト、２６…回転計、２７…コントローラ、Ａ
…空気、Ｃ…コンプレッサ、Ｇ１…主燃料ガス、Ｇ２…
調整用燃焼ガス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月１１日（１９９９．８．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 副室式ガスエンジン及びその運転制御
方法
方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は副室式ガスエンジン
及びその運転制御方法に関し、特に、その出力又は回転
数の制御を吸気損失を増大させることなく行うことを可
能とした副室式ガスエンジンとその運転制御方法に関す
る。
及びその運転制御方法に関し、特に、その出力又は回転
数の制御を吸気損失を増大させることなく行うことを可
能とした副室式ガスエンジンとその運転制御方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】発電用やコージェネレーション用のガス
エンジンにおいて、ガスエンジンの出力又は回転数制御
は、全負荷範囲において吸気経路の途中に備えられたス
ロットルバルブの開度を制御することにより行われてい
る。スロットルバルブの開度制御にはスロットルバルブ
を駆動するアクチュエータを必要とし、該アクチュエー
タは、ガスエンジンの出力もしくは回転数信号を取り入
れ、これが目標値となるように、スロットルバルブの開
度を制御する。これにより、ガスエンジンへの充填混合
気量が調節され、所望の出力及び回転数を得ている。
エンジンにおいて、ガスエンジンの出力又は回転数制御
は、全負荷範囲において吸気経路の途中に備えられたス
ロットルバルブの開度を制御することにより行われてい
る。スロットルバルブの開度制御にはスロットルバルブ
を駆動するアクチュエータを必要とし、該アクチュエー
タは、ガスエンジンの出力もしくは回転数信号を取り入
れ、これが目標値となるように、スロットルバルブの開
度を制御する。これにより、ガスエンジンへの充填混合
気量が調節され、所望の出力及び回転数を得ている。
【０００３】スロットルバルブはガスエンジンの吸気経
路の途中に装備されており、ガスエンジンの出力又は回
転数制御において、スロットルバルブによる吸気損失は
避けられない。また、スロットルバルブの前後に所定の
圧力差が存在しないとスロットルバルブ開度が出力又は
回転数に安定してかつ迅速に反映されないことから、高
い制御性を確保するために、通常２０〜３０ｋＰａ以上
の圧力差を必要としており、これはそのままポンピング
損失（吸気損失）としてガスエンジンの熱効率の低下を
招いている。過給機付きのガスエンジンでは、より高い
過給圧力が要求されるため、背圧の上昇や過給機性能の
低下を招き、ガスエンジン性能をさらに低下させてい
る。
路の途中に装備されており、ガスエンジンの出力又は回
転数制御において、スロットルバルブによる吸気損失は
避けられない。また、スロットルバルブの前後に所定の
圧力差が存在しないとスロットルバルブ開度が出力又は
回転数に安定してかつ迅速に反映されないことから、高
い制御性を確保するために、通常２０〜３０ｋＰａ以上
の圧力差を必要としており、これはそのままポンピング
損失（吸気損失）としてガスエンジンの熱効率の低下を
招いている。過給機付きのガスエンジンでは、より高い
過給圧力が要求されるため、背圧の上昇や過給機性能の
低下を招き、ガスエンジン性能をさらに低下させてい
る。
【０００４】上記のようなスロットルバルブでの圧力損
失を低減し、高い熱効率での運転を可能としたガスエン
ジンの運転制御方法として、ガスエンジンの立ち上げか
ら所定負荷までの出力調整は、従来どおりにスロットル
バルブの開度を調整してガスミキサーを通過する主燃料
ガスの流量を制御することにより行い、所定負荷に到達
した後における運転中での出力又は回転数の微調整は、
スロットルバルブの開度調整によらずに、別途設ける第
２の出力又は回転数制御手段、例えば、ガスミキサーを
バイパスして燃料ガスを直接ガスミキサー下流の混合気
中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を配置し
て、該流量調整弁の開度を調整して出力を制御するよう
な手段により行うようにした新規なガスエンジンの運転
制御方法を本出願人はすでに提案している（特開平１０
−１７６５５６号公報参照）。
失を低減し、高い熱効率での運転を可能としたガスエン
ジンの運転制御方法として、ガスエンジンの立ち上げか
ら所定負荷までの出力調整は、従来どおりにスロットル
バルブの開度を調整してガスミキサーを通過する主燃料
ガスの流量を制御することにより行い、所定負荷に到達
した後における運転中での出力又は回転数の微調整は、
スロットルバルブの開度調整によらずに、別途設ける第
２の出力又は回転数制御手段、例えば、ガスミキサーを
バイパスして燃料ガスを直接ガスミキサー下流の混合気
中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を配置し
て、該流量調整弁の開度を調整して出力を制御するよう
な手段により行うようにした新規なガスエンジンの運転
制御方法を本出願人はすでに提案している（特開平１０
−１７６５５６号公報参照）。
【０００５】上記の運転制御方法によれば、ガスエンジ
ンの立ち上げから所定負荷までの出力調整のみをスロッ
トルバルブの開度調整によることとしたので、従来のス
ロットルバルブの開度調整により出力や回転数の微調整
を行うように設計する場合と比べて、スロットルバルブ
前後の圧力差を低くすることが可能となり、吸気損失を
大きくせずに高い熱効率が得られる。また、別途設ける
第２の出力又は回転数制御手段によって、スロットルバ
ルブ前後の圧力差に依存しない高い精度の出力微調整が
可能となる。
ンの立ち上げから所定負荷までの出力調整のみをスロッ
トルバルブの開度調整によることとしたので、従来のス
ロットルバルブの開度調整により出力や回転数の微調整
を行うように設計する場合と比べて、スロットルバルブ
前後の圧力差を低くすることが可能となり、吸気損失を
大きくせずに高い熱効率が得られる。また、別途設ける
第２の出力又は回転数制御手段によって、スロットルバ
ルブ前後の圧力差に依存しない高い精度の出力微調整が
可能となる。
【０００６】また、上記公報では、ガスエンジンの運転
制御方法の他の態様として、主制御手段としてのスロッ
トルバルブを用いることなく、前記した第２の出力又は
回転数制御手段のみで、ガスエンジンの出力又は回転数
制御を行うようにするガスエンジンの運転制御方法も開
示している。
制御方法の他の態様として、主制御手段としてのスロッ
トルバルブを用いることなく、前記した第２の出力又は
回転数制御手段のみで、ガスエンジンの出力又は回転数
制御を行うようにするガスエンジンの運転制御方法も開
示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記した、ガスミキサ
ーをバイパスした燃料ガスを直接ガスミキサー下流の主
混合気中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を
配置し、該流量調整弁の開度を調整して主燃焼室へ供給
される主混合気の濃度を変えることによって、出力又は
回転数を制御するガスエンジンの運転制御方法の場合
に、バイパス管路から供給される調整用の燃料ガスの供
給位置は、理論上、ガスミキサー下流であれば任意であ
り、吸気経路中であってもよく、主燃焼室内に直接供給
するようにしてもよい。
ーをバイパスした燃料ガスを直接ガスミキサー下流の主
混合気中に供給する管路を設け、該管路に流量調整弁を
配置し、該流量調整弁の開度を調整して主燃焼室へ供給
される主混合気の濃度を変えることによって、出力又は
回転数を制御するガスエンジンの運転制御方法の場合
に、バイパス管路から供給される調整用の燃料ガスの供
給位置は、理論上、ガスミキサー下流であれば任意であ
り、吸気経路中であってもよく、主燃焼室内に直接供給
するようにしてもよい。
【０００８】しかし、主燃焼室内あるいはその直前に調
整用燃料ガスを供給しようとする場合に、主燃焼室内あ
るいはその直前の場所は大きな圧力変動を伴い、また昇
圧状態にもなることから、通常、１〜１００ｋＰａ（ゲ
ージ圧）程度で供給される燃料ガスを安定した状態で継
続供給することは容易でなく、供給量が不安定となった
り、供給が不可能となる場合が起こりうる。安定した運
転制御を行うためには、コンプレッサにより昇圧した状
態で調整用燃料ガスを供給することが望まれる。しか
し、バイパス管路中に別途コンプレッサを配置すること
は、ガスエンジンの負荷損失を伴う。
整用燃料ガスを供給しようとする場合に、主燃焼室内あ
るいはその直前の場所は大きな圧力変動を伴い、また昇
圧状態にもなることから、通常、１〜１００ｋＰａ（ゲ
ージ圧）程度で供給される燃料ガスを安定した状態で継
続供給することは容易でなく、供給量が不安定となった
り、供給が不可能となる場合が起こりうる。安定した運
転制御を行うためには、コンプレッサにより昇圧した状
態で調整用燃料ガスを供給することが望まれる。しか
し、バイパス管路中に別途コンプレッサを配置すること
は、ガスエンジンの負荷損失を伴う。
【０００９】本発明は、上記の不都合を、特に副室を備
えた副室式ガスエンジンの運転制御方法において解決す
ることを目的とする。なすわち、本発明の目的は、副室
式ガスエンジンに実質的な圧力損失及び負荷損失を伴う
ことなく、前記したような大きな圧力変動を伴う箇所あ
るいは昇圧された箇所に安定して調整用燃料ガスを供給
できるようにし、それにより、副室式ガスエンジンを高
い精度で出力又は回転数制御し、吸気損失の低減により
熱効率の向上を可能とした副室式ガスエンジン及びその
運転制御方法を提供することにある。
えた副室式ガスエンジンの運転制御方法において解決す
ることを目的とする。なすわち、本発明の目的は、副室
式ガスエンジンに実質的な圧力損失及び負荷損失を伴う
ことなく、前記したような大きな圧力変動を伴う箇所あ
るいは昇圧された箇所に安定して調整用燃料ガスを供給
できるようにし、それにより、副室式ガスエンジンを高
い精度で出力又は回転数制御し、吸気損失の低減により
熱効率の向上を可能とした副室式ガスエンジン及びその
運転制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明により副室式ガスエンジンは、副室内に、コ
ンプレッサにより昇圧された燃料ガスが供給されて主燃
焼室に供給される希薄混合気よりも高い濃度の混合気が
形成され、そこで点火された火炎が主燃焼室内に噴出し
て、主燃焼室に供給された希薄混合気を燃焼させる形式
の副室式ガスエンジンであって、前記コンプレッサによ
り昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給される燃
料ガスに混入するための手段をさらに備えることを特徴
とする。
めの本発明により副室式ガスエンジンは、副室内に、コ
ンプレッサにより昇圧された燃料ガスが供給されて主燃
焼室に供給される希薄混合気よりも高い濃度の混合気が
形成され、そこで点火された火炎が主燃焼室内に噴出し
て、主燃焼室に供給された希薄混合気を燃焼させる形式
の副室式ガスエンジンであって、前記コンプレッサによ
り昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給される燃
料ガスに混入するための手段をさらに備えることを特徴
とする。
【００１１】また、上記の課題を解決するための本発明
による副室を備えた副室式ガスエンジンの運転制御方法
は、副室に燃料ガスを供給するためのコンプレッサによ
り昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給される燃
料ガスに混入することにより、当該副室式ガスエンジン
の出力又は回転数の制御を行うことを特徴とする。ま
た、上記の課題を解決するためのもう一つの本発明によ
る副室を備えた副室式ガスエンジンの運転制御方法は、
スロットルバルブによる出力又は回転数の制御に加え
て、副室に燃料ガスを供給するためのコンプレッサによ
り昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給される燃
料ガスに混入することにより、当該副室式ガスエンジン
の二次的な出力又は回転数の制御を行うことを特徴とす
る。
による副室を備えた副室式ガスエンジンの運転制御方法
は、副室に燃料ガスを供給するためのコンプレッサによ
り昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給される燃
料ガスに混入することにより、当該副室式ガスエンジン
の出力又は回転数の制御を行うことを特徴とする。ま
た、上記の課題を解決するためのもう一つの本発明によ
る副室を備えた副室式ガスエンジンの運転制御方法は、
スロットルバルブによる出力又は回転数の制御に加え
て、副室に燃料ガスを供給するためのコンプレッサによ
り昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給される燃
料ガスに混入することにより、当該副室式ガスエンジン
の二次的な出力又は回転数の制御を行うことを特徴とす
る。
【００１２】本発明にいう副室式ガスエンジンとは、従
来知られた形式のものであってよく、主燃焼室に設けら
れた副室（副燃焼室）に、コンプレッサにより２００〜
３００ｋＰａ程度に昇圧された燃料ガスが供給されて、
主燃焼室に供給される希薄混合気よりも高い濃度の混合
気が形成され、そこで点火された火炎が主燃焼室内に噴
出して、主燃焼室に供給された希薄混合気を燃焼させる
形式のガスエンジンであり、この形式の副室式ガスエン
ジンは、希薄燃焼方式での火炎伝播速度の遅さに起因す
る不安定さを解決して、高い機関熱効率をもたらす。通
常、安定した運転を補償するために、副室に燃料ガスを
供給するためのコンプレッサは十分に容量の大きいもの
が用いられている。本発明の副室式ガスエンジンでは、
上記従来の副室式ガスエンジンに対して、前記コンプレ
ッサにより昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給
される燃料ガスに混入するための手段がさらに備えられ
ることを特徴とする。なお、本発明の副室式ガスエンジ
ンは、後記するように、従来の副室式ガスエンジンと同
様にスロットルバルブを備えていてもよいが、スロット
ルバルブを省略することも可能となる。
来知られた形式のものであってよく、主燃焼室に設けら
れた副室（副燃焼室）に、コンプレッサにより２００〜
３００ｋＰａ程度に昇圧された燃料ガスが供給されて、
主燃焼室に供給される希薄混合気よりも高い濃度の混合
気が形成され、そこで点火された火炎が主燃焼室内に噴
出して、主燃焼室に供給された希薄混合気を燃焼させる
形式のガスエンジンであり、この形式の副室式ガスエン
ジンは、希薄燃焼方式での火炎伝播速度の遅さに起因す
る不安定さを解決して、高い機関熱効率をもたらす。通
常、安定した運転を補償するために、副室に燃料ガスを
供給するためのコンプレッサは十分に容量の大きいもの
が用いられている。本発明の副室式ガスエンジンでは、
上記従来の副室式ガスエンジンに対して、前記コンプレ
ッサにより昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室へ供給
される燃料ガスに混入するための手段がさらに備えられ
ることを特徴とする。なお、本発明の副室式ガスエンジ
ンは、後記するように、従来の副室式ガスエンジンと同
様にスロットルバルブを備えていてもよいが、スロット
ルバルブを省略することも可能となる。
【００１３】本発明による運転制御方法よれば、主燃焼
室に供給される希薄混合気の吸気経路に主制御手段とし
てのスロットルバルブを配置することなく、副室に供給
する燃料ガスを昇圧するためのコンプレッサにより昇圧
された燃料ガスの一部を、ガスミキサーから主燃焼室へ
供給される主燃料ガスに、調整された量を直接混入する
ことにより、当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数
の制御が行われる。主燃料ガスに混入する場所は、主燃
焼室内あるいはその直上流位置が好ましいが、ガスミキ
サー下流であれば任意の吸気経路中であってよい。いず
れであっても、昇圧された燃料ガスが主燃料ガスに混入
されるので、混合時の主燃料ガスの圧力などに影響され
ることなく、所定量の燃料ガスを安定して供給すること
ができる。特に、主燃焼室内あるいはその直上流位置に
供給する場合にも、主燃焼室内の圧力変動や昇圧程度に
影響を受けることなく、安定供給が可能となる。
室に供給される希薄混合気の吸気経路に主制御手段とし
てのスロットルバルブを配置することなく、副室に供給
する燃料ガスを昇圧するためのコンプレッサにより昇圧
された燃料ガスの一部を、ガスミキサーから主燃焼室へ
供給される主燃料ガスに、調整された量を直接混入する
ことにより、当該副室式ガスエンジンの出力又は回転数
の制御が行われる。主燃料ガスに混入する場所は、主燃
焼室内あるいはその直上流位置が好ましいが、ガスミキ
サー下流であれば任意の吸気経路中であってよい。いず
れであっても、昇圧された燃料ガスが主燃料ガスに混入
されるので、混合時の主燃料ガスの圧力などに影響され
ることなく、所定量の燃料ガスを安定して供給すること
ができる。特に、主燃焼室内あるいはその直上流位置に
供給する場合にも、主燃焼室内の圧力変動や昇圧程度に
影響を受けることなく、安定供給が可能となる。
【００１４】もう一つの本発明による運転制御方法によ
れば、副室式ガスエンジンの立ち上げから所定負荷まで
の出力調整は従来どおりにスロットルバルブの開度調整
により対処し、所定負荷に到達した後の出力又は回転数
の微調整は、スロットルバルブの開度調整によらずに、
前記コンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部を、
ガスミキサーから主燃焼室へ供給される主燃料ガスに混
入することにより行う。この場合でも、昇圧された燃料
ガスが主燃料ガスに混入されることにより、上記と同様
の効果がもたらされる。なお、このとき、スロットルバ
ルブは全開状態となるように過給機のブースト圧力を調
整することが好ましい。上記いずれの場合も、通常コン
プレッサの余剰容量分を利用すれば足り、副室式ガスエ
ンジンに余分な負荷を生じさせることはない。
れば、副室式ガスエンジンの立ち上げから所定負荷まで
の出力調整は従来どおりにスロットルバルブの開度調整
により対処し、所定負荷に到達した後の出力又は回転数
の微調整は、スロットルバルブの開度調整によらずに、
前記コンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部を、
ガスミキサーから主燃焼室へ供給される主燃料ガスに混
入することにより行う。この場合でも、昇圧された燃料
ガスが主燃料ガスに混入されることにより、上記と同様
の効果がもたらされる。なお、このとき、スロットルバ
ルブは全開状態となるように過給機のブースト圧力を調
整することが好ましい。上記いずれの場合も、通常コン
プレッサの余剰容量分を利用すれば足り、副室式ガスエ
ンジンに余分な負荷を生じさせることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。
図１は、スロットルバルブによる制御とコンプレッサに
より昇圧された調整用燃料ガスの一部を主燃料ガス中へ
付加的に供給する二次的制御とを併用する場合の一例を
示している。
明を好ましい実施の形態に基づきより詳細に説明する。
図１は、スロットルバルブによる制御とコンプレッサに
より昇圧された調整用燃料ガスの一部を主燃料ガス中へ
付加的に供給する二次的制御とを併用する場合の一例を
示している。
【００１６】図において、副室式ガスエンジン２０は、
主燃焼室１０１の上方に副室１０２が設けられ、副室１
０２には、コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ
程度に昇圧された燃料ガスＧ２が管路１１０を介して供
給ノズル１０３から供給される。なお、副室１０２内の
混合気は、燃料ガスが直接供給されることにより、通
常、主燃焼室１０１に供給される希薄混合気よりも高い
濃度の混合気である。該高濃度の混合気には副室１０２
に設けた点火プラグ１０４により火花点火され、火炎ジ
ェットは副室１０２の下端に形成される連絡孔１０６を
通して主燃焼室１０１内に噴出する。噴出した火炎ジェ
ットにより主燃焼室１０１に供給された希薄混合気はす
みやかに燃焼する。なお、図において、１０７はピスト
ン、１０８は吸気弁、１０９は排気弁である。
主燃焼室１０１の上方に副室１０２が設けられ、副室１
０２には、コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ
程度に昇圧された燃料ガスＧ２が管路１１０を介して供
給ノズル１０３から供給される。なお、副室１０２内の
混合気は、燃料ガスが直接供給されることにより、通
常、主燃焼室１０１に供給される希薄混合気よりも高い
濃度の混合気である。該高濃度の混合気には副室１０２
に設けた点火プラグ１０４により火花点火され、火炎ジ
ェットは副室１０２の下端に形成される連絡孔１０６を
通して主燃焼室１０１内に噴出する。噴出した火炎ジェ
ットにより主燃焼室１０１に供給された希薄混合気はす
みやかに燃焼する。なお、図において、１０７はピスト
ン、１０８は吸気弁、１０９は排気弁である。
【００１７】上記の副室式ガスエンジン２０は過給機１
０を有し、主燃料であるガスＧ１と空気Ａとはガスミキ
サー１により所要の空気比に混合され、過給機１０のコ
ンプレッサ１１により加圧され、吸気ポート１１８及び
吸気弁１０８を通り主燃焼室１０１内に吸気される。燃
焼後の主燃焼室１０１からの排気ガスは、排気弁１０９
から排気ポート１１９を通り、過給機１０のダービン１
２を駆動した後、外気に放出される。なお、１４は過給
圧力を調整手段の一例としてのウェストスゲートバルブ
であり、開度を制御することにより過給圧力が調整され
る。
０を有し、主燃料であるガスＧ１と空気Ａとはガスミキ
サー１により所要の空気比に混合され、過給機１０のコ
ンプレッサ１１により加圧され、吸気ポート１１８及び
吸気弁１０８を通り主燃焼室１０１内に吸気される。燃
焼後の主燃焼室１０１からの排気ガスは、排気弁１０９
から排気ポート１１９を通り、過給機１０のダービン１
２を駆動した後、外気に放出される。なお、１４は過給
圧力を調整手段の一例としてのウェストスゲートバルブ
であり、開度を制御することにより過給圧力が調整され
る。
【００１８】前記過給機コンプレッサ１１から主燃焼室
１０１までの経路には、通常のように、インタークーラ
ー２、スロットルバルブ３が設けられる。そして、本発
明による副室式ガスエンジン２０においては、前記コン
プレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧され
た燃料ガスＧ２を副室１０２に供給する管路１１０は分
岐路１１１を有しており、この実施の形態において、該
分岐路１１１の先端は前記吸気ポート１１８内の吸気弁
１０８の直上流位置に開放している。分岐路１１１には
適宜の燃料供給弁１１２が設けてあり、該燃料供給弁１
１２は副室式ガスエンジン２０のクランクシャフト２５
の回転数を計測する回転計２６からの信号を受けるコン
トローラ２７からの信号により開弁時期及び期間が制御
される。
１０１までの経路には、通常のように、インタークーラ
ー２、スロットルバルブ３が設けられる。そして、本発
明による副室式ガスエンジン２０においては、前記コン
プレッサＣにより２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧され
た燃料ガスＧ２を副室１０２に供給する管路１１０は分
岐路１１１を有しており、この実施の形態において、該
分岐路１１１の先端は前記吸気ポート１１８内の吸気弁
１０８の直上流位置に開放している。分岐路１１１には
適宜の燃料供給弁１１２が設けてあり、該燃料供給弁１
１２は副室式ガスエンジン２０のクランクシャフト２５
の回転数を計測する回転計２６からの信号を受けるコン
トローラ２７からの信号により開弁時期及び期間が制御
される。
【００１９】この副室式ガスエンジン２０において、立
ち上げから所定負荷（例えば、定格負荷）までは、図示
しないガスエンジン制御装置からの信号により、従来ど
おりスロットルバルブ３の開度を制御して出力制御を行
い、回転数の制御は、ガスエンジン制御装置からの信号
により、コントローラ２７を制御して燃料供給弁１１２
の開度を調整する。燃料供給弁１１２の開度に応じて、
ガスミキサー１からの希薄混合気中に、コンプレッサＣ
で昇圧された燃料ガスの一部が供給され、主燃焼室１０
１に供給される希薄混合気の燃料ガス量が調整される。
それにより、混合気の空燃比が変化し、調整量に応じて
回転数が制御されることとなり、スロットルバルブ３の
開度を変更することなく、回転数の微調整が可能とな
る。
ち上げから所定負荷（例えば、定格負荷）までは、図示
しないガスエンジン制御装置からの信号により、従来ど
おりスロットルバルブ３の開度を制御して出力制御を行
い、回転数の制御は、ガスエンジン制御装置からの信号
により、コントローラ２７を制御して燃料供給弁１１２
の開度を調整する。燃料供給弁１１２の開度に応じて、
ガスミキサー１からの希薄混合気中に、コンプレッサＣ
で昇圧された燃料ガスの一部が供給され、主燃焼室１０
１に供給される希薄混合気の燃料ガス量が調整される。
それにより、混合気の空燃比が変化し、調整量に応じて
回転数が制御されることとなり、スロットルバルブ３の
開度を変更することなく、回転数の微調整が可能とな
る。
【００２０】所定負荷運転中は、ウェストゲートバルブ
１４の調整によりあるいは従来知られた手法により過給
圧力を調整し、スロットルバルブは全開状態（圧力損失
なし）として、燃料供給弁１１２で回転数制御を行う。
このようにして燃料供給弁１１２の制御により負荷変動
に対応するが、負荷が低くなり燃料供給弁１１２の制御
のみでは出力が下がらなくなった場合には、ガスエンジ
ン回転数信号などによりスロットルバルブを閉じるよう
に制御する。また、負荷が大きくなり、燃料供給弁１１
２の制御では出力が上がらなくなった場合にも、同様に
スロットルバルブを開くことにより制御する。
１４の調整によりあるいは従来知られた手法により過給
圧力を調整し、スロットルバルブは全開状態（圧力損失
なし）として、燃料供給弁１１２で回転数制御を行う。
このようにして燃料供給弁１１２の制御により負荷変動
に対応するが、負荷が低くなり燃料供給弁１１２の制御
のみでは出力が下がらなくなった場合には、ガスエンジ
ン回転数信号などによりスロットルバルブを閉じるよう
に制御する。また、負荷が大きくなり、燃料供給弁１１
２の制御では出力が上がらなくなった場合にも、同様に
スロットルバルブを開くことにより制御する。
【００２１】なお、副室式ガスエンジンの使用態様によ
っては、スロットルバルブ３を併用することは必ずしも
必要でなく、スロットルバルブを作用させることなく
（あるいは、スロットルバルブ３を設けることなく）、
当初から前記第２の出力又は回転数制御手段のみで、す
なわち、前記コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰ
ａ程度に昇圧された燃料ガスＧ２の一部を分岐路１１１
を介して吸気ポート１１８に供給する制御手段のみで、
副室式ガスエンジンの出力又は回転数制御を行うことも
もちろん可能である。
っては、スロットルバルブ３を併用することは必ずしも
必要でなく、スロットルバルブを作用させることなく
（あるいは、スロットルバルブ３を設けることなく）、
当初から前記第２の出力又は回転数制御手段のみで、す
なわち、前記コンプレッサＣにより２００〜３００ｋＰ
ａ程度に昇圧された燃料ガスＧ２の一部を分岐路１１１
を介して吸気ポート１１８に供給する制御手段のみで、
副室式ガスエンジンの出力又は回転数制御を行うことも
もちろん可能である。
【００２２】さらに、図示しないが、複数の気筒を持つ
副室式ガスエンジンにおいて、各気筒の吸気マニホルド
に図１に示した昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供給する
分岐路１１１及び燃料供給弁１１２を配置するようにし
てもよい。 さらに、昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供
給する場所は、図示の場所に限ることなく、図１におけ
るガスミキサ１と過給機１０の間、過給機１０と吸気マ
ニホルド１１８の間などであってもよく、特に、本発明
においては、調整用の燃料ガスＧ２はコンプレッサＣに
より昇圧した状態で供給されるので、各気筒の主燃焼室
内に直接供給することも可能となる。
副室式ガスエンジンにおいて、各気筒の吸気マニホルド
に図１に示した昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供給する
分岐路１１１及び燃料供給弁１１２を配置するようにし
てもよい。 さらに、昇圧した燃料ガスＧ２の一部を供
給する場所は、図示の場所に限ることなく、図１におけ
るガスミキサ１と過給機１０の間、過給機１０と吸気マ
ニホルド１１８の間などであってもよく、特に、本発明
においては、調整用の燃料ガスＧ２はコンプレッサＣに
より昇圧した状態で供給されるので、各気筒の主燃焼室
内に直接供給することも可能となる。
【００２３】
【発明の効果】上記のようであり、本発明による副室式
ガスエンジン及びその運転制御方法によれば、スロット
ルバルブ前後での圧力差をなくし、出力の微調整を迅速
にかつ高い応答性で行うことができる。それにより、副
室式ガスエンジン全体としての熱効率を向上させること
が可能となる。特に、調整用の燃料ガスはコンプレッサ
により２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧された状態とな
っているので、吸気系統内の圧力変動などに影響を受け
ることなく、所定量の供給が可能となり、安定した運転
制御が可能となる。さらに、各気筒の主燃焼室内に直接
供給することも可能となる。また、スロットルバルブを
用いることなく、調整用の燃料ガスのみで安定した副室
式ガスエンジンの出力又は回転数制御を行うことも可能
となる。
ガスエンジン及びその運転制御方法によれば、スロット
ルバルブ前後での圧力差をなくし、出力の微調整を迅速
にかつ高い応答性で行うことができる。それにより、副
室式ガスエンジン全体としての熱効率を向上させること
が可能となる。特に、調整用の燃料ガスはコンプレッサ
により２００〜３００ｋＰａ程度に昇圧された状態とな
っているので、吸気系統内の圧力変動などに影響を受け
ることなく、所定量の供給が可能となり、安定した運転
制御が可能となる。さらに、各気筒の主燃焼室内に直接
供給することも可能となる。また、スロットルバルブを
用いることなく、調整用の燃料ガスのみで安定した副室
式ガスエンジンの出力又は回転数制御を行うことも可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による副室式ガスエンジンの出力又は回
転数制御方法の一実施の形態を説明する図。
転数制御方法の一実施の形態を説明する図。
【符号の説明】 １…ガスミキサー、３…スロットルバルブ、１０…過吸
機、１１…コンプレッサ、１２…タービン、２０…副室
式ガスエンジン、１０１…主燃焼室、１０２…副室、１
０４…点火プラグ、１０８…吸気弁、１１８…吸気ポー
ト、１０９…排気弁、１１９…排気ポート、２５…クラ
ンクシャフト、２６…回転計、２７…コントローラ、Ａ
…空気、Ｃ…コンプレッサ、Ｇ１…主燃料ガス、Ｇ２…
調整用燃焼ガス
機、１１…コンプレッサ、１２…タービン、２０…副室
式ガスエンジン、１０１…主燃焼室、１０２…副室、１
０４…点火プラグ、１０８…吸気弁、１１８…吸気ポー
ト、１０９…排気弁、１１９…排気ポート、２５…クラ
ンクシャフト、２６…回転計、２７…コントローラ、Ａ
…空気、Ｃ…コンプレッサ、Ｇ１…主燃料ガス、Ｇ２…
調整用燃焼ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｒ
Claims (2)
- 【請求項１】 副室を備えた副室式ガスエンジンの運転
制御方法であって、副室に燃料ガスを供給するためのコ
ンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼室
へ供給される燃料ガスに混入することにより、当該副室
式ガスエンジンの出力又は回転数の制御を行うことを特
徴とする副室式ガスエンジンの運転制御方法。 - 【請求項２】 副室を備えた副室式ガスエンジンの運転
制御方法であって、スロットルバルブによる出力又は回
転数の制御に加えて、副室に燃料ガスを供給するための
コンプレッサにより昇圧された燃料ガスの一部を主燃焼
室へ供給される燃料ガスに混入することにより、当該副
室式ガスエンジンの二次的な出力又は回転数の制御を行
うことを特徴とする副室式ガスエンジンの運転制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172851A JP2001003774A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 副室式ガスエンジン及びその運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11172851A JP2001003774A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 副室式ガスエンジン及びその運転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001003774A true JP2001003774A (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=15949487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11172851A Pending JP2001003774A (ja) | 1999-06-18 | 1999-06-18 | 副室式ガスエンジン及びその運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001003774A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003097314A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Tokyo Gas Co Ltd | 希薄燃焼ガスエンジン及びその制御方法。 |
| WO2003064842A1 (fr) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Yanmar Co., Ltd. | Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur a gaz |
| WO2005028846A1 (de) * | 2003-08-29 | 2005-03-31 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine |
| WO2009103097A1 (de) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg | Brennkraftmaschine |
| JP2009299592A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Osaka Gas Co Ltd | エンジン |
| NL2002383C2 (nl) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Vialle Alternative Fuel Systems Bv | Brandstoftoevoersysteem en werkwijze voor het toevoeren van brandstof aan een verbrandingsruimte. |
| CN104500215A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-04-08 | 王崎文 | 气体燃料活塞发动机及其进气系统 |
| CN115095424A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种瞬态补偿超稀燃燃气发动机及方法 |
| WO2024111268A1 (ja) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | 副室式ガスエンジン |
-
1999
- 1999-06-18 JP JP11172851A patent/JP2001003774A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003097314A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Tokyo Gas Co Ltd | 希薄燃焼ガスエンジン及びその制御方法。 |
| WO2003064842A1 (fr) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Yanmar Co., Ltd. | Dispositif d'alimentation en carburant d'un moteur a gaz |
| US7032568B2 (en) | 2002-01-28 | 2006-04-25 | Yanmar Co., Ltd. | Fuel feed device of gas engine |
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| US7240669B2 (en) | 2003-08-29 | 2007-07-10 | Daimlerchrysler Ag | Method of operating an internal combustion engine with a dual fuel injection system |
| CN101932812A (zh) * | 2008-02-18 | 2010-12-29 | Ge延巴赫两合无限公司 | 内燃机 |
| WO2009103097A1 (de) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg | Brennkraftmaschine |
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| NL2002383C2 (nl) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Vialle Alternative Fuel Systems Bv | Brandstoftoevoersysteem en werkwijze voor het toevoeren van brandstof aan een verbrandingsruimte. |
| WO2010077140A1 (en) | 2008-12-30 | 2010-07-08 | Vialle Alternative Fuel Systems B.V. | Fuel supply system and method for supplying fuel to a combustion chamber |
| CN104500215A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-04-08 | 王崎文 | 气体燃料活塞发动机及其进气系统 |
| CN115095424A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种瞬态补偿超稀燃燃气发动机及方法 |
| WO2024111268A1 (ja) * | 2022-11-22 | 2024-05-30 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | 副室式ガスエンジン |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061219 |