JP2002180909A - ガスエンジン - Google Patents

ガスエンジン

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JP2002180909A
JP2002180909A JP2000377327A JP2000377327A JP2002180909A JP 2002180909 A JP2002180909 A JP 2002180909A JP 2000377327 A JP2000377327 A JP 2000377327A JP 2000377327 A JP2000377327 A JP 2000377327A JP 2002180909 A JP2002180909 A JP 2002180909A
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JP
Japan
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fuel gas
knocking
supply
gas
engine
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JP2000377327A
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Takayuki Yamamoto
高之 山本
Kuninori Ito
邦憲 伊藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノッキングを起こすことなく出力を上げるこ
とができる。 【解決手段】 燃料ガス供給管7を通じて供給される燃
料ガスにCO2供給管11からのCO2を合流して、燃料
ガスにCO2を混合する。メインコントローラ19によ
り出力をあげつつ、ノッキングセンサ5によって測定さ
れたノッキングの強度が許容範囲を超えた時点で、CO
2供給コントローラ18によりCO2混合割合を増加させ
る。その後、ノッキングの強度が許容範囲に収まった時
点で、CO 2混合割合の増加を停止、あるいはCO2混合
割合を低下させることにより、最適なCO2混合割合を
決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガス等のガス
体燃料を用いるガスエンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】都市ガス等のガス体燃料を用いたガスエ
ンジンはよく使用されているものであるが、このような
ガスエンジンを使用する上での最大の問題は、出力を上
げていくとノッキングが発生しやすくなるということで
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、ガスエンジ
ンの出力をノッキングが発生しない程度に抑制しなけれ
ばならず、年々高まっていくエンジンの出力向上を求め
る要望に応えることができなかった。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、ノッキングを起こすことなく出力を上げることがで
きるガスエンジンを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、燃料ガスは
メタン価が上がるにつれてノッキングを起こしにくい燃
料となって、エンジンへの燃料ガスの供給量を増加させ
ることが可能になり、出力を安定して増加させ得ること
に着目した。ここで、図2に、あるエンジンにおけるメ
タン価と出力(平均有効圧力)との関係を示したグラフ
を示すが、その他の条件(圧縮比、吸入空気温度等)が
一定であれば、メタン価が高いほどエンジンの出力を大
きくすることができる、すなわちノッキングを起こしに
くくすることができると言える。
【0006】上記のような事実に基づいて、本発明によ
るガスエンジンは、エンジン本体と、該エンジン本体へ
燃料ガスを供給する燃料ガス供給路と、該燃料ガス供給
路に合流し、前記燃料ガスにCO2を供給して混合する
CO2供給路とを備えており、CO2が混合した燃料ガス
が燃焼に用いられることになる。
【0007】また、図3に、燃料ガスとして例えば都市
ガス13A(メタン価65)にCO 2を混合した際のC
2混合割合とメタン価との関係を示したグラフを示す
が、CO2を混合させることによりメタン価の上昇が可
能となることがわかる。このことから、CO2を混合す
ることで燃料ガスのメタン価を上げてノッキングの発生
を抑制できる、エンジンへの燃料ガス供給量の増加が可
能となり、結果的にエンジンの出力の向上につながる。
【0008】また、燃料ガスにおけるCO2混合割合が
増加するにつれてメタン価を上げることができるが、そ
のCO2混合割合が増加しすぎた場合、すなわち、CO2
の供給量を増加させすぎた場合には、逆に燃料ガスの燃
焼速度が低下して熱効率は低下する方向に陥ってしま
う。そこで、本発明によるガスエンジンは、前記エンジ
ン本体に設けられ、該エンジン本体で発生するノッキン
グを検出するノッキング検出手段と、前記CO2供給路
に設けられ、CO2の供給量を調節するCO2供給量調節
手段と、前記ノッキング検出手段からの信号により、前
記CO2供給量調節手段を制御してCO2の供給量を決定
するCO2供給コントローラとを備えていることを特徴
とする。
【0009】また、前記CO2供給コントローラは、前
記ノッキング検出手段により検出されるノッキング強度
が所定値を超えたときにCO2の供給量を増加させ、そ
の後、前記検出されるノッキング強度が所定値内に収ま
ったときにCO2の供給量の増加を停止させるように前
記CO2供給量調節手段を制御してCO2の供給量を決定
することを特徴とする。
【0010】このような構成とすると、ノッキング検出
手段からの信号により、CO2供給コントローラがCO2
供給量調節手段を制御して燃料ガスに混合されるCO2
の供給量を調節することができる。例えば、エンジン本
体で発生するノッキングの強度を監視し、ノッキングが
発生する前あるいはエンジン本体が許容可能とするノッ
キング強度を超えた時点で、CO2の供給量を増加させ
て、燃料ガス中のCO2混合割合を増加させることがで
きる。
【0011】そして、CO2の混合割合を増加させるこ
とにより、ノッキング強度がエンジンの許容可能な範囲
に収まった時点でCO2の供給量の増加を停止してCO2
混合割合を一定にする、あるいはCO2の供給量を低減
させてCO2混合割合を低下させることにより、必要以
上のCO2を燃料ガスに混合しないようにして、最適な
CO2混合割合を決定することができる。これにより、
熱効率の低下を避けつつエンジンの高出力化を達成する
上で、ガスエンジンの運転条件やさまざまな組成をもつ
燃料ガスに対して最適なCO2の混合割合を決定するこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付し
た図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態によ
るガスエンジンを示す概略説明図である。
【0013】本実施形態によるガスエンジンは、例えば
単気筒または多気筒エンジンであり、エンジン本体1
は、図1に示すように、シリンダカバー2内に燃焼室3
およびピストン4を備えており、さらに、このシリンダ
カバー2には、エンジン本体1で起こるノッキングの強
度を測定するノッキング検出手段としてノッキングセン
サ5が取り付けられている。
【0014】燃焼室3に供給される燃料ガスは、燃料タ
ンク6に貯蔵されている燃料ガス(例えばCH4を主成
分とするメタン価65の都市ガス13A)が燃料ガス供
給路としての燃料ガス供給管7を通じて供給されていく
ことになるが、この燃料ガス供給管7の途中部分にCO
2が貯蔵されたCO2タンク10から延びるCO2供給路
としてのCO2供給管11が合流されており、この合流
部分9で燃料ガスにCO2が混合されることになる。
【0015】なお、燃料ガス供給管7において、燃料ガ
スとCO2との合流部分9より上流側の地点に燃料ガス
流量計8が設置されて、燃料ガスの供給量が計測され
る。さらに、CO2供給管11には、CO2の供給量を調
節する調節手段としてCO 2供給電磁弁12が備え付け
らており、このCO2供給電磁弁12により燃料ガスに
混合されるCO2の供給量が調節される。
【0016】CO2が混合された燃料ガスは、メインコ
ントローラ19により制御されるガス供給電磁弁13を
介して、その下流に備えられたガス供給ノズル14か
ら、給気支管15内に供給される。この給気支管15内
で、CO2が混合された燃料ガスが、給気室16により
取り込まれた空気によって希釈されて、エンジン本体1
の燃焼室3に吸気弁17の開放・閉鎖動作により供給さ
れる。
【0017】また、エンジン本体1で起こるノッキング
の強度を測定するノッキングセンサ5と、燃料ガスの供
給量を計測する燃料ガス流量計8からの信号が入力され
て、CO2供給電磁弁12を制御するCO2供給コントロ
ーラ18が備えられている。
【0018】上記のような構成のガスエンジンは、その
燃焼室3に、吸気弁17の開放・閉鎖動作によりCO2
が混合された燃料ガスが供給され、圧縮されて着火燃焼
し、ピストン4に仕事をするものである。このとき、燃
焼室3に供給された、CO2が混合された燃料ガスとし
ての都市ガス13Aは、CO2が混合されていることに
よりメタン価が通常の都市ガス13A(メタン価65)
よりも大きくなっているから、ノッキングを起こしにく
くなっている。
【0019】このため、メインコントローラ19により
ガス供給電磁弁13を調節して燃料ガスの供給量を多く
することで、従来よりもエンジンの出力を向上させるこ
とが可能になる。また、このとき、CO2タンクに貯蔵
されているCO2は、余剰CO2を多く抱える化学プラン
ト等(例えばビール工場)で貯蔵されているものを用い
ることで、純度の高いCO2をより効率的に利用するこ
とができる。
【0020】ここで、燃料ガスに混合されるCO2の量
が多すぎると、逆に燃焼を抑制しすぎて熱効率を低下さ
せてしまう原因となるため、燃焼ガスに混合されるCO
2の最適な混合割合を決定することが重要となってく
る。本実施形態によるガスエンジンにおいて、メインコ
ントローラ19でガス供給電磁弁13を調節することに
より、燃料ガスの供給量を増加させて出力を上げていく
と、必ずどこかでノッキングが発生することになる。
【0021】そして、シリンダカバー2に取り付けられ
たノッキングセンサ5によりエンジン本体1で発生した
ノッキングの強度を測定して、エンジン本体1の許容範
囲を超えるノッキングが発生した、あるいはノッキング
が発生する前の時点で、CO 2供給コントローラから信
号を発し、CO2供給電磁弁12を制御してCO2供給量
を調整し、燃料ガスに混合されるCO2の供給量を上げ
てCO2混合割合を増加させることができる。さらに、
その後、燃料ガス中のCO2混合割合が増加してメタン
価が上がり、発生するノッキングの強度を許容範囲内に
収めることができた時点で、CO2の供給量の増加を停
止してCO2混合割合を一定にする、あるいはCO2の供
給量を低減させてCO2混合割合を低下させることによ
り、必要以上のCO2を燃料ガスに混合しないようにし
て、最適なCO2混合割合を決定することができる。
【0022】以上説明したように、熱効率の低下を避け
つつエンジンの高出力化を達成する上で、ガスエンジン
の運転条件やさまざまな組成をもつ燃料ガスに対して最
適なCO2の混合割合を決定することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、燃料ガスにCO2を混
合させることで、燃料ガスのメタン価を上げてノッキン
グを抑制できるから、エンジン本体への燃料ガス供給量
を増加させることができ、エンジンの出力を向上させる
ことが可能になる。また、ノッキング検出手段からの信
号により、燃料ガスへのCO2供給量を調節してCO2
合割合を決定することで、ガスエンジンの運転条件や多
様な組成をもつ燃料ガスに応じて、常に燃料ガス中にお
ける最適なCO2の混合割合を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態によるガスエンジンを示す概略説
明図である。
【図2】 あるエンジンにおけるメタン価と出力の関係
を示したグラフである。
【図3】 都市ガス13AにCO2を混合した際のCO2
混合割合とメタン価の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
1 エンジン本体 3 燃焼室 4 ピストン 5 ノッキングセンサ 6 燃料タンク 7 燃料ガス供給管 8 燃料ガス流量計 9 合流部分 10 CO2タンク 11 CO2供給管 12 CO2供給電磁弁 13 ガス供給電磁弁 18 CO2供給コントローラ 19 メインコントローラ
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) F02D 41/02 301 F02D 41/02 301K 45/00 368 45/00 368B F02M 21/02 F02M 21/02 L Fターム(参考) 3G084 BA00 CA04 DA38 EA11 EB16 FA21 3G092 AB08 AB20 BB20 DE04S EA01 EC01 FA01 FA16 HC05Z 3G301 HA22 JA01 JA22 KA09 LB01 PC08Z PE06A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン本体と、 該エンジン本体へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給路
    と、 該燃料ガス供給路に合流し、前記燃料ガスにCO2を供
    給して混合するCO2供給路とを備えたガスエンジンに
    おいて、 前記エンジン本体に設けられ、該エンジン本体で発生す
    るノッキングを検出するノッキング検出手段と、 前記CO2供給路に設けられ、CO2の供給量を調節する
    CO2供給量調節手段と、 前記ノッキング検出手段からの信号により、前記CO2
    供給量調節手段を制御してCO2の供給量を決定するC
    2供給コントローラとを備えていることを特徴とする
    ガスエンジン。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のガスエンジンにおい
    て、 前記CO2供給コントローラは、前記ノッキング検出手
    段により検出されるノッキング強度が所定値を超えたと
    きにCO2の供給量を増加させ、その後、前記検出され
    るノッキング強度が所定値内に収まったときにCO2
    供給量の増加を停止するように前記CO2供給量調節手
    段を制御してCO2の供給量を決定することを特徴とす
    るガスエンジン。
JP2000377327A 2000-12-12 2000-12-12 ガスエンジン Withdrawn JP2002180909A (ja)

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