JP2003328764A - ブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法 - Google Patents
ブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法Info
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- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ターボ過給機出口のブースト圧力をエン
ジンの全負荷域において必要ブースト圧力に高い応答性
で以って保持可能として、殊に高負荷領域における出力
制御を安定化して、過給機効率及びエンジン効率を向上
し得るブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及び
その運転方法を提供する。 【解決手段】 可変容量型過給機を備えたガスエンジン
において、エンジン負荷検出値が一定負荷以下のときに
はスロットル弁の開度制御を指令し、前記一定負荷を超
えるときにはスロットル弁を全開にするとともにエンジ
ン負荷とエンジン回転数とに基づき設定した該ブースト
圧力の目標値と検出値との圧力偏差がゼロになるように
過給機の可変容量アクチュエータの操作量を制御する。
ジンの全負荷域において必要ブースト圧力に高い応答性
で以って保持可能として、殊に高負荷領域における出力
制御を安定化して、過給機効率及びエンジン効率を向上
し得るブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及び
その運転方法を提供する。 【解決手段】 可変容量型過給機を備えたガスエンジン
において、エンジン負荷検出値が一定負荷以下のときに
はスロットル弁の開度制御を指令し、前記一定負荷を超
えるときにはスロットル弁を全開にするとともにエンジ
ン負荷とエンジン回転数とに基づき設定した該ブースト
圧力の目標値と検出値との圧力偏差がゼロになるように
過給機の可変容量アクチュエータの操作量を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量型過給機
付きガスエンジンにおいて、エンジンへのブースト圧力
を必要圧力に制御するブースト圧力制御装置を備えたガ
スエンジン及びその運転方法に関する。
付きガスエンジンにおいて、エンジンへのブースト圧力
を必要圧力に制御するブースト圧力制御装置を備えたガ
スエンジン及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、排気ターボ過給機を備えたガス
エンジンの１例を示す要部系統図である。図において１
００はエンジンである。２０は排気ターボ過給機で前記
エンジンから排気管３２を通して供給される排ガスによ
り駆動されるタービン２０ａ及び該タービン２０に同軸
駆動されるコンプレッサ２０ｂよりなる。３３は該ター
ビン２０ａの排気出口に接続される排気出口管である。
２５はエアクリーナ、２６は該エアクリーナ２５と前記
コンプレッサ２０ｂの空気入口とを接続する空気通路で
ある。２３は該空気通路２６に設置されたベンチュリ式
の混合器で、前記空気通路２６を流動する空気に主室ガ
ス通路２４を通して供給された燃料ガスを混合するもの
である。
エンジンの１例を示す要部系統図である。図において１
００はエンジンである。２０は排気ターボ過給機で前記
エンジンから排気管３２を通して供給される排ガスによ
り駆動されるタービン２０ａ及び該タービン２０に同軸
駆動されるコンプレッサ２０ｂよりなる。３３は該ター
ビン２０ａの排気出口に接続される排気出口管である。
２５はエアクリーナ、２６は該エアクリーナ２５と前記
コンプレッサ２０ｂの空気入口とを接続する空気通路で
ある。２３は該空気通路２６に設置されたベンチュリ式
の混合器で、前記空気通路２６を流動する空気に主室ガ
ス通路２４を通して供給された燃料ガスを混合するもの
である。
【０００３】２８は前記コンプレッサ２０ｂの給気出口
とエンジン１００の主燃焼室（図示省略）とを接続する
給気通路である。２７は該給気通路２８に設置されて前
記コンプレッサ２０ｂからの高温の給気を冷却する給気
冷却器である。２２は前記給気通路２８の給気冷却器２
７上流側（下流側でもよい）に設置されたバタフライ弁
からなるガバナスロットル弁で、図示しない弁制御装置
からの制御操作信号によりその開度を変化させて前記給
気通路２８の通路面積即ち給気量を制御するものであ
る。３０は前記エンジン１００のシリンダヘッド（図示
省略）に装着された副室（副燃焼室）で、該副室３０内
において副室ガス通路３１を通して導入された濃混合比
の混合気にトーチ着火し着火火炎を主燃焼室（図示省
略）内に噴出して、該主燃焼室内の希薄混合気に着火燃
焼せしめるようになっている。
とエンジン１００の主燃焼室（図示省略）とを接続する
給気通路である。２７は該給気通路２８に設置されて前
記コンプレッサ２０ｂからの高温の給気を冷却する給気
冷却器である。２２は前記給気通路２８の給気冷却器２
７上流側（下流側でもよい）に設置されたバタフライ弁
からなるガバナスロットル弁で、図示しない弁制御装置
からの制御操作信号によりその開度を変化させて前記給
気通路２８の通路面積即ち給気量を制御するものであ
る。３０は前記エンジン１００のシリンダヘッド（図示
省略）に装着された副室（副燃焼室）で、該副室３０内
において副室ガス通路３１を通して導入された濃混合比
の混合気にトーチ着火し着火火炎を主燃焼室（図示省
略）内に噴出して、該主燃焼室内の希薄混合気に着火燃
焼せしめるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４（Ａ）は図５に示
されるような排気ターボ過給機２０を備えたガスエンジ
ンにおけるエンジン１００の負荷率即ちエンジン負荷Ｌ
と該排気ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ｂ出口の
給気圧力即ちブースト圧力Ｐとの関係を示す。図４
（Ａ）において、Ａ線はエンジン１００の所要ブースト
圧力、Ｂ線は排気ターボ過給機２０のコンプレッサ２０
ｂからの実際のブースト圧力である。また、図４（Ｂ）
は前記ガスエンジンにおけるエンジン１００の負荷率Ｌ
とバタフライ弁からなる前記ガバナスロットル弁２２の
開度ｆとの関係を示す。図４（Ｂ）において、Ａ線はエ
ンジン１００の所要ガバナスロットル弁２２の開度、Ｂ
線はバタフライ弁からなるガバナスロットル弁２２の実
際の開度特性を示す。
されるような排気ターボ過給機２０を備えたガスエンジ
ンにおけるエンジン１００の負荷率即ちエンジン負荷Ｌ
と該排気ターボ過給機２０のコンプレッサ２０ｂ出口の
給気圧力即ちブースト圧力Ｐとの関係を示す。図４
（Ａ）において、Ａ線はエンジン１００の所要ブースト
圧力、Ｂ線は排気ターボ過給機２０のコンプレッサ２０
ｂからの実際のブースト圧力である。また、図４（Ｂ）
は前記ガスエンジンにおけるエンジン１００の負荷率Ｌ
とバタフライ弁からなる前記ガバナスロットル弁２２の
開度ｆとの関係を示す。図４（Ｂ）において、Ａ線はエ
ンジン１００の所要ガバナスロットル弁２２の開度、Ｂ
線はバタフライ弁からなるガバナスロットル弁２２の実
際の開度特性を示す。
【０００５】図５に示されるような排気ターボ過給機２
０付きガスエンジンにあっては、図４（Ａ）にＢ線で示
す排気ターボ過給機２０からの実際のブースト圧力
（Ｐ）は、同図にＡ線で示すエンジン１００の必要ブー
スト圧力に対して、エンジン負荷Ｌの増加に従い増大量
即ち実際のブースト圧力と必要ブースト圧力との乖離量
ΔＰが大きくなる。しかして、かかる排気ターボ過給機
２０付きガスエンジンにあっては、図示しないスロット
ル弁制御装置からの制御操作信号により前記ガバナスロ
ットル弁２２の開度を調整し該ガバナスロットル弁２２
にて給気に圧力損失を与えることにより、前記のような
実際のブースト圧力と必要ブースト圧力との乖離量ΔＰ
を減少せしめ、実際のブースト圧力を目標値である必要
ブースト圧力に近づけあるいは一致せしめる制御を行っ
ている。
０付きガスエンジンにあっては、図４（Ａ）にＢ線で示
す排気ターボ過給機２０からの実際のブースト圧力
（Ｐ）は、同図にＡ線で示すエンジン１００の必要ブー
スト圧力に対して、エンジン負荷Ｌの増加に従い増大量
即ち実際のブースト圧力と必要ブースト圧力との乖離量
ΔＰが大きくなる。しかして、かかる排気ターボ過給機
２０付きガスエンジンにあっては、図示しないスロット
ル弁制御装置からの制御操作信号により前記ガバナスロ
ットル弁２２の開度を調整し該ガバナスロットル弁２２
にて給気に圧力損失を与えることにより、前記のような
実際のブースト圧力と必要ブースト圧力との乖離量ΔＰ
を減少せしめ、実際のブースト圧力を目標値である必要
ブースト圧力に近づけあるいは一致せしめる制御を行っ
ている。
【０００６】一方、前記排気ターボ過給機２０付きガス
エンジンにあっては、前記ガバナスロットル弁２２の開
度特性は図４（Ｂ）のＡ線に示されるようにエンジン１
００の負荷率Ｌに比例する開度特性であることが要求さ
れるのに対して、バタフライ弁からなる前記ガバナスロ
ットル弁２２の実際の開度特性は、同図のＢ線に示され
るような高負荷運転域において、負荷率Ｌの変化に対し
ていわゆる頭打ちになるバタフライ弁特有の開度特性と
なる。
エンジンにあっては、前記ガバナスロットル弁２２の開
度特性は図４（Ｂ）のＡ線に示されるようにエンジン１
００の負荷率Ｌに比例する開度特性であることが要求さ
れるのに対して、バタフライ弁からなる前記ガバナスロ
ットル弁２２の実際の開度特性は、同図のＢ線に示され
るような高負荷運転域において、負荷率Ｌの変化に対し
ていわゆる頭打ちになるバタフライ弁特有の開度特性と
なる。
【０００７】このため、図５に示される従来の排気ター
ボ過給機２０付きガスエンジンにあっては、高負荷運転
域においてバタフライ弁からなるガバナスロットル弁２
２によるブースト圧力制御では、前記のように、該ガバ
ナスロットル弁２２の開度特性が図４（Ｂ）のＢ線に示
されるような高負荷運転域において負荷率Ｌの変化に対
していわゆる頭打ちになる開度特性であるため、該バタ
フライ弁からなるガバナスロットル弁２２によるブース
ト圧力制御では制御の応答性がきわめて低くなって、該
ガバナスロットル弁２２の開度が排気ターボ過給機２０
の特性に左右され、高負荷運転域における出力制御が不
安定になり、過給機効率の低下及びこれに伴うエンジン
効率の低下を招く。
ボ過給機２０付きガスエンジンにあっては、高負荷運転
域においてバタフライ弁からなるガバナスロットル弁２
２によるブースト圧力制御では、前記のように、該ガバ
ナスロットル弁２２の開度特性が図４（Ｂ）のＢ線に示
されるような高負荷運転域において負荷率Ｌの変化に対
していわゆる頭打ちになる開度特性であるため、該バタ
フライ弁からなるガバナスロットル弁２２によるブース
ト圧力制御では制御の応答性がきわめて低くなって、該
ガバナスロットル弁２２の開度が排気ターボ過給機２０
の特性に左右され、高負荷運転域における出力制御が不
安定になり、過給機効率の低下及びこれに伴うエンジン
効率の低下を招く。
【０００８】かかる問題点に対処する手段の１つとし
て、図５に破線で示すように、排気ターボ過給機２０に
おけるタービン２０ａの排ガス入口側である排気管３２
から排ガス出口側である排気出口管３３に抜ける排気バ
イパス通路５０を設け、該排気バイパス通路５０に介装
した排気バイパス弁５２により高負荷運転域におけるタ
ービン２０ａへの排ガス流量を制限して、実際のブース
ト圧力を必要ブースト圧力に近づけあるいは一致せしめ
るようにする手段が提供されている。
て、図５に破線で示すように、排気ターボ過給機２０に
おけるタービン２０ａの排ガス入口側である排気管３２
から排ガス出口側である排気出口管３３に抜ける排気バ
イパス通路５０を設け、該排気バイパス通路５０に介装
した排気バイパス弁５２により高負荷運転域におけるタ
ービン２０ａへの排ガス流量を制限して、実際のブース
ト圧力を必要ブースト圧力に近づけあるいは一致せしめ
るようにする手段が提供されている。
【０００９】また、かかる問題点に対処する他の手段と
して、図５に破線で示すように、排気ターボ過給機２０
におけるコンプレッサ２０ｂの給気（混合気）入口側で
ある空気通路２６から該コンプレッサ２０ｂをバイパス
して給気出口側である給気通路２８に抜ける吸気バイパ
ス通路６０を設け、該吸気バイパス通路５０に介装した
吸気バイパス弁６１により高負荷運転域における該コン
プレッサ２０ｂの圧縮仕事による給気流量を制限して、
実際のブースト圧力を必要ブースト圧力に近づけあるい
は一致せしめるようにする手段が提供されている。
して、図５に破線で示すように、排気ターボ過給機２０
におけるコンプレッサ２０ｂの給気（混合気）入口側で
ある空気通路２６から該コンプレッサ２０ｂをバイパス
して給気出口側である給気通路２８に抜ける吸気バイパ
ス通路６０を設け、該吸気バイパス通路５０に介装した
吸気バイパス弁６１により高負荷運転域における該コン
プレッサ２０ｂの圧縮仕事による給気流量を制限して、
実際のブースト圧力を必要ブースト圧力に近づけあるい
は一致せしめるようにする手段が提供されている。
【００１０】しかしながら、前記排気バイパス方式によ
る手段にあっては、排気バイパス弁５２の開度を変化さ
せてからブースト圧力の変化に移行する応答性が低く、
また吸気バイパス方式による手段にあっては、給気の入
口側への戻し量を制御するものであるため、ブースト圧
力の直接制御でなくこの場合も応答性が低いうえ、主燃
焼室におけるガス濃度が変化する、等の問題点を有して
いる。
る手段にあっては、排気バイパス弁５２の開度を変化さ
せてからブースト圧力の変化に移行する応答性が低く、
また吸気バイパス方式による手段にあっては、給気の入
口側への戻し量を制御するものであるため、ブースト圧
力の直接制御でなくこの場合も応答性が低いうえ、主燃
焼室におけるガス濃度が変化する、等の問題点を有して
いる。
【００１１】本発明はかかる従来技術に鑑み、排気ター
ボ過給機出口のブースト圧力をエンジンの全負荷域にお
いて必要ブースト圧力に高い応答性で以って保持可能と
して、殊に高負荷領域における出力制御を安定化して、
過給機効率及びエンジン効率を向上し得るブースト圧力
制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法を提供
することを目的とする。
ボ過給機出口のブースト圧力をエンジンの全負荷域にお
いて必要ブースト圧力に高い応答性で以って保持可能と
して、殊に高負荷領域における出力制御を安定化して、
過給機効率及びエンジン効率を向上し得るブースト圧力
制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、空気とガス燃
料とを混合してなる混合ガスを過給機のコンプレッサで
加圧し該混合ガスをスロットル弁により通路面積が制御
される給気通路を通して燃焼室に供給し燃焼せしめるよ
うに構成されたガスエンジンであって、前記過給機が可
変ノズル機構により容量を変化可能にされた可変容量タ
ービンを備えた可変容量型過給機に構成されたガスエン
ジンにおいて、前記給気通路のブースト圧力を検出する
ブースト圧力検出器と、前記ガスエンジンのエンジン負
荷とエンジン回転数とに基づきブースト圧力の目標値を
設定し、該ブースト圧力の目標値と前記ブースト圧力検
出器から入力されるブースト圧力の検出値とのブースト
圧力偏差を算出して該ブースト圧力偏差がゼロ（０）に
なるように前記可変ノズル機構用のアクチュエータの操
作量を制御するコントローラとを備えてなることを特徴
とするブースト圧力制御装置を備えたガスエンジンを提
案する。
決するため、請求項１記載の発明として、空気とガス燃
料とを混合してなる混合ガスを過給機のコンプレッサで
加圧し該混合ガスをスロットル弁により通路面積が制御
される給気通路を通して燃焼室に供給し燃焼せしめるよ
うに構成されたガスエンジンであって、前記過給機が可
変ノズル機構により容量を変化可能にされた可変容量タ
ービンを備えた可変容量型過給機に構成されたガスエン
ジンにおいて、前記給気通路のブースト圧力を検出する
ブースト圧力検出器と、前記ガスエンジンのエンジン負
荷とエンジン回転数とに基づきブースト圧力の目標値を
設定し、該ブースト圧力の目標値と前記ブースト圧力検
出器から入力されるブースト圧力の検出値とのブースト
圧力偏差を算出して該ブースト圧力偏差がゼロ（０）に
なるように前記可変ノズル機構用のアクチュエータの操
作量を制御するコントローラとを備えてなることを特徴
とするブースト圧力制御装置を備えたガスエンジンを提
案する。
【００１３】請求項１において、好ましくは請求項２の
ように、前記ガスエンジンのエンジン負荷を検出する負
荷検出器と前記ガスエンジンのエンジン回転数を検出す
る回転数検出器とを備えるとともに、前記コントローラ
は、エンジン負荷及びエンジン回転数に適応するブース
ト圧力の目標値が設定されたブースト圧力目標値設定テ
ーブルと、前記負荷検出器及び回転数検出器から入力さ
れるエンジン負荷の検出値及びエンジン回転数の検出値
に対応するブースト圧力の目標値を前記ブースト圧力目
標値設定テーブルから算出する手段とを備えるのがよ
い。
ように、前記ガスエンジンのエンジン負荷を検出する負
荷検出器と前記ガスエンジンのエンジン回転数を検出す
る回転数検出器とを備えるとともに、前記コントローラ
は、エンジン負荷及びエンジン回転数に適応するブース
ト圧力の目標値が設定されたブースト圧力目標値設定テ
ーブルと、前記負荷検出器及び回転数検出器から入力さ
れるエンジン負荷の検出値及びエンジン回転数の検出値
に対応するブースト圧力の目標値を前記ブースト圧力目
標値設定テーブルから算出する手段とを備えるのがよ
い。
【００１４】請求項３記載の発明は請求項１において、
前記ガスエンジンのエンジン負荷を検出する負荷検出器
と前記ガスエンジンのエンジン回転数を検出する回転数
検出器とを備えるとともに、前記コントローラは、前記
負荷検出器から入力されるエンジン負荷の検出値に基づ
き、該エンジン負荷が設定された一定負荷以下のときに
はスロットル弁制御装置による前記スロットル弁の開度
制御を指令し該エンジン負荷が前記一定負荷を超えると
きには前記スロットル弁を全開にして前記アクチュエー
タの操作量を制御するブースト圧力制御を指令する制御
方式選択手段を備えてなることを特徴とする。
前記ガスエンジンのエンジン負荷を検出する負荷検出器
と前記ガスエンジンのエンジン回転数を検出する回転数
検出器とを備えるとともに、前記コントローラは、前記
負荷検出器から入力されるエンジン負荷の検出値に基づ
き、該エンジン負荷が設定された一定負荷以下のときに
はスロットル弁制御装置による前記スロットル弁の開度
制御を指令し該エンジン負荷が前記一定負荷を超えると
きには前記スロットル弁を全開にして前記アクチュエー
タの操作量を制御するブースト圧力制御を指令する制御
方式選択手段を備えてなることを特徴とする。
【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
の構成を備えたガスエンジンの運転方法に係り、空気と
ガス燃料とを混合してなる混合ガスを過給機のコンプレ
ッサで加圧し該混合ガスをスロットル弁により通路面積
が制御される給気通路を通して燃焼室に供給し燃焼せし
めるように構成され、前記過給機が可変ノズル機構によ
り容量を変化可能にされた可変容量タービンを備えた可
変容量型過給機からなるガスエンジンの運転方法におい
て、前記ガスエンジンのエンジン負荷及びエンジン回転
数を検出し、前記エンジン負荷の検出値に基づき該エン
ジン負荷が設定された一定負荷以下のときにはスロット
ル弁制御装置によるスロットル弁の開度制御を指令し、
該エンジン負荷が前記一定負荷を超えるときには前記ス
ロットル弁を全開にするとともに前記エンジン負荷とエ
ンジン回転数とに基づきブースト圧力の目標値を設定し
て該ブースト圧力の目標値とブースト圧力の検出値との
ブースト圧力偏差がゼロ（０）になるように前記過給機
の可変ノズル機構作動用アクチュエータの操作量を制御
するブースト圧力制御を指令することを特徴とする。
の構成を備えたガスエンジンの運転方法に係り、空気と
ガス燃料とを混合してなる混合ガスを過給機のコンプレ
ッサで加圧し該混合ガスをスロットル弁により通路面積
が制御される給気通路を通して燃焼室に供給し燃焼せし
めるように構成され、前記過給機が可変ノズル機構によ
り容量を変化可能にされた可変容量タービンを備えた可
変容量型過給機からなるガスエンジンの運転方法におい
て、前記ガスエンジンのエンジン負荷及びエンジン回転
数を検出し、前記エンジン負荷の検出値に基づき該エン
ジン負荷が設定された一定負荷以下のときにはスロット
ル弁制御装置によるスロットル弁の開度制御を指令し、
該エンジン負荷が前記一定負荷を超えるときには前記ス
ロットル弁を全開にするとともに前記エンジン負荷とエ
ンジン回転数とに基づきブースト圧力の目標値を設定し
て該ブースト圧力の目標値とブースト圧力の検出値との
ブースト圧力偏差がゼロ（０）になるように前記過給機
の可変ノズル機構作動用アクチュエータの操作量を制御
するブースト圧力制御を指令することを特徴とする。
【００１６】かかる発明において、過給機に可変ノズル
機構を備えた可変容量型過給機を用いるとともに、コン
トローラにおいてガスエンジンのエンジン負荷及びエン
ジン回転数に適合するブースト圧力の目標値を請求項２
のようなブースト圧力目標値設定テーブルに設定してお
き、ガスエンジンの運転時におけるエンジン負荷及びエ
ンジン回転数の検出値を前記ブースト圧力目標値設定テ
ーブルに対応させて当該運転時におけるブースト圧力の
目標値を算出し、当該運転時におけるブースト圧力を検
出して前記ブースト圧力の目標値と該ブースト圧力検出
値とのブースト圧力偏差がゼロ（０）になるように前記
可変ノズル機構のアクチュエータ操作量を制御する。
機構を備えた可変容量型過給機を用いるとともに、コン
トローラにおいてガスエンジンのエンジン負荷及びエン
ジン回転数に適合するブースト圧力の目標値を請求項２
のようなブースト圧力目標値設定テーブルに設定してお
き、ガスエンジンの運転時におけるエンジン負荷及びエ
ンジン回転数の検出値を前記ブースト圧力目標値設定テ
ーブルに対応させて当該運転時におけるブースト圧力の
目標値を算出し、当該運転時におけるブースト圧力を検
出して前記ブースト圧力の目標値と該ブースト圧力検出
値とのブースト圧力偏差がゼロ（０）になるように前記
可変ノズル機構のアクチュエータ操作量を制御する。
【００１７】従ってかかる発明によれば、可変ノズル機
構のアクチュエータ操作量制御により可変容量過給機の
出口圧力を直接制御して、該可変容量過給機の圧力、流
量特性を該過給機出口のブースト圧力がガスエンジン運
転時のエンジン負荷及びエンジン回転数に適合する目標
ブースト圧力に一致するように制御することが可能とな
り、殊に高負荷運転域におけるバタフライ弁型ガバナス
ロットル弁による圧力制御の応答性低下の影響を受ける
ことなく、高負荷領域における出力制御が不安定となる
ことを回避できる。
構のアクチュエータ操作量制御により可変容量過給機の
出口圧力を直接制御して、該可変容量過給機の圧力、流
量特性を該過給機出口のブースト圧力がガスエンジン運
転時のエンジン負荷及びエンジン回転数に適合する目標
ブースト圧力に一致するように制御することが可能とな
り、殊に高負荷運転域におけるバタフライ弁型ガバナス
ロットル弁による圧力制御の応答性低下の影響を受ける
ことなく、高負荷領域における出力制御が不安定となる
ことを回避できる。
【００１８】これにより、排気ターボ過給機出口のブー
スト圧力をエンジンの全負荷域において必要ブースト圧
力に高い応答性で以って保持することが可能となり、殊
に高負荷領域における出力制御を安定化することがで
き、過給機効率及びエンジン効率を向上させることがで
きる。
スト圧力をエンジンの全負荷域において必要ブースト圧
力に高い応答性で以って保持することが可能となり、殊
に高負荷領域における出力制御を安定化することがで
き、過給機効率及びエンジン効率を向上させることがで
きる。
【００１９】また、請求項３、４記載の発明によれば、
エンジン負荷の検出値に基づいて該エンジン負荷が予め
設定された一定負荷以下のときにはスロットル弁制御装
置によるスロットル弁の開度制御を行い、エンジン負荷
が前記一定負荷を超えるとスロットル弁を全開にして可
変容量型過給機におけるアクチュエータの操作量を制御
するブースト圧力制御を行う。
エンジン負荷の検出値に基づいて該エンジン負荷が予め
設定された一定負荷以下のときにはスロットル弁制御装
置によるスロットル弁の開度制御を行い、エンジン負荷
が前記一定負荷を超えるとスロットル弁を全開にして可
変容量型過給機におけるアクチュエータの操作量を制御
するブースト圧力制御を行う。
【００２０】これにより、スロットル弁の開度特性がエ
ンジン負荷にほぼ比例して変化する前記一定負荷以下の
低負荷運転域では該スロットル弁による開度制御により
ブースト圧力を目標ブースト圧力に高精度で制御するこ
とができ、該スロットル弁の開度特性がいわゆる頭打ち
の開度特性になる高負荷運転域ではスロットル弁を全開
にし該スロットル弁の流路抵抗を最小にして可変容量型
過給機のアクチュエータの操作量制御によりブースト圧
力を目標ブースト圧力に高精度で制御することができ
る。
ンジン負荷にほぼ比例して変化する前記一定負荷以下の
低負荷運転域では該スロットル弁による開度制御により
ブースト圧力を目標ブースト圧力に高精度で制御するこ
とができ、該スロットル弁の開度特性がいわゆる頭打ち
の開度特性になる高負荷運転域ではスロットル弁を全開
にし該スロットル弁の流路抵抗を最小にして可変容量型
過給機のアクチュエータの操作量制御によりブースト圧
力を目標ブースト圧力に高精度で制御することができ
る。
【００２１】従って、低負荷運転域でのスロットル弁の
開度制御と高低負荷運転域での可変容量型過給機のアク
チュエータの操作量制御とを組み合わせることにより、
スロットル弁による給気圧力損失を最小に抑えて、ガス
エンジンの全運転域においてブースト圧力を目標ブース
ト圧力に高精度で制御することが可能となる。
開度制御と高低負荷運転域での可変容量型過給機のアク
チュエータの操作量制御とを組み合わせることにより、
スロットル弁による給気圧力損失を最小に抑えて、ガス
エンジンの全運転域においてブースト圧力を目標ブース
ト圧力に高精度で制御することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
【００２３】図１は本発明の実施例に係る可変容量排気
ターボ過給機を備えたガスエンジンの要部系統図、図２
は前記実施例におけるブースト圧力制御ブロック図であ
る。図３は前記実施例における可変容量排気ターボ過給
機のアクチュエータ及び可変ノズル機構の要部構造図で
ある。図４はエンジン負荷率とブースト圧力及びスロッ
トル弁開度の関係線図である。
ターボ過給機を備えたガスエンジンの要部系統図、図２
は前記実施例におけるブースト圧力制御ブロック図であ
る。図３は前記実施例における可変容量排気ターボ過給
機のアクチュエータ及び可変ノズル機構の要部構造図で
ある。図４はエンジン負荷率とブースト圧力及びスロッ
トル弁開度の関係線図である。
【００２４】図１において１００はエンジン（ガスエン
ジン）である。２０は可変容量型の排気ターボ過給機で
前記エンジン１００から排気管３２を通して供給される
排ガスにより駆動されるタービン２０ａ及び該タービン
２０に同軸駆動されるコンプレッサ２０ｂよりなる。３
３は該タービン２０ａの排気出口に接続される排気出口
管である。
ジン）である。２０は可変容量型の排気ターボ過給機で
前記エンジン１００から排気管３２を通して供給される
排ガスにより駆動されるタービン２０ａ及び該タービン
２０に同軸駆動されるコンプレッサ２０ｂよりなる。３
３は該タービン２０ａの排気出口に接続される排気出口
管である。
【００２５】２５はエアクリーナ、２６は該エアクリー
ナ２５と前記コンプレッサ２０ｂの空気入口とを接続す
る空気通路である。２３は該空気通路２６に設置された
ベンチュリ式の混合器で、前記空気通路２６を流動する
空気に主室ガス通路２４を通して供給された燃料ガスを
混合するものである。
ナ２５と前記コンプレッサ２０ｂの空気入口とを接続す
る空気通路である。２３は該空気通路２６に設置された
ベンチュリ式の混合器で、前記空気通路２６を流動する
空気に主室ガス通路２４を通して供給された燃料ガスを
混合するものである。
【００２６】２８は前記コンプレッサ２０ｂの給気出口
とエンジン１００の主燃焼室（図示省略）とを接続する
給気通路である。２７は該給気通路２８に設置されて前
記コンプレッサ２０ｂからの高温の給気を冷却する給気
冷却器である。２２は前記給気通路２８の給気冷却器２
７上流側（下流側でもよい）に設置されたバタフライ弁
からなるガバナスロットル弁で、図示しない弁制御装置
からの制御操作信号によりその開度を変化させて前記給
気通路２８の通路面積即ち給気量を制御するものであ
る。
とエンジン１００の主燃焼室（図示省略）とを接続する
給気通路である。２７は該給気通路２８に設置されて前
記コンプレッサ２０ｂからの高温の給気を冷却する給気
冷却器である。２２は前記給気通路２８の給気冷却器２
７上流側（下流側でもよい）に設置されたバタフライ弁
からなるガバナスロットル弁で、図示しない弁制御装置
からの制御操作信号によりその開度を変化させて前記給
気通路２８の通路面積即ち給気量を制御するものであ
る。
【００２７】３０は前記エンジン１００のシリンダヘッ
ド（図示省略）に装着された副室（副燃焼室）で、該副
室３０内において副室ガス通路３１を通して導入された
濃混合比の混合気にトーチ着火し着火火炎を主燃焼室
（図示省略）内に噴出して、該主燃焼室内の希薄混合気
に着火燃焼せしめるようになっている。
ド（図示省略）に装着された副室（副燃焼室）で、該副
室３０内において副室ガス通路３１を通して導入された
濃混合比の混合気にトーチ着火し着火火炎を主燃焼室
（図示省略）内に噴出して、該主燃焼室内の希薄混合気
に着火燃焼せしめるようになっている。
【００２８】前記排気ターボ過給機２０におけるアクチ
ュエータ及び可変ノズル機構の詳細を示す図３におい
て、２０ａはタービン、４０は円周方向等間隔に設けら
れ翼角を可変にされたノズルベーンである。２１は空気
圧式のＶＧ（可変容量）タービンアクチュエータ、３５
は該アクチュエータ２１の出力端に連結される該アクチ
ュエータロッド、３６は支持軸３７廻りに揺動可能に支
持され一端側が該アクチュエータロッドに連結される駆
動レバーである。５０は可変ノズル機構で、前記駆動レ
バー３６の他端側に連結されるリング組立品３８、該リ
ング組立品３８と前記各ノズルベーン４０とを連結する
レバープレート４１等を備えている。
ュエータ及び可変ノズル機構の詳細を示す図３におい
て、２０ａはタービン、４０は円周方向等間隔に設けら
れ翼角を可変にされたノズルベーンである。２１は空気
圧式のＶＧ（可変容量）タービンアクチュエータ、３５
は該アクチュエータ２１の出力端に連結される該アクチ
ュエータロッド、３６は支持軸３７廻りに揺動可能に支
持され一端側が該アクチュエータロッドに連結される駆
動レバーである。５０は可変ノズル機構で、前記駆動レ
バー３６の他端側に連結されるリング組立品３８、該リ
ング組立品３８と前記各ノズルベーン４０とを連結する
レバープレート４１等を備えている。
【００２９】かかる排気ターボ過給機２０において、前
記アクチュエータ２１の出力（変位）によりアクチュエ
ータロッド３５が図の矢印のように往復動すると、駆動
レバー３６が支持軸３７廻りに図の矢印のように揺動す
る。該駆動レバー３６揺動すると、リング組立品３８が
過給機２０の回転軸心廻りに回動し、さらにレバープレ
ート４１を介して各ノズルベーン４０が図示しないノズ
ル軸廻りに回動することにより、ノズル角が変化せしめ
られる。以上に示すガスエンジン及び可変ノズル機構付
き排気ターボ過給機の基本構成は従来技術と同様であ
る。
記アクチュエータ２１の出力（変位）によりアクチュエ
ータロッド３５が図の矢印のように往復動すると、駆動
レバー３６が支持軸３７廻りに図の矢印のように揺動す
る。該駆動レバー３６揺動すると、リング組立品３８が
過給機２０の回転軸心廻りに回動し、さらにレバープレ
ート４１を介して各ノズルベーン４０が図示しないノズ
ル軸廻りに回動することにより、ノズル角が変化せしめ
られる。以上に示すガスエンジン及び可変ノズル機構付
き排気ターボ過給機の基本構成は従来技術と同様であ
る。
【００３０】図１に戻り、１は後述する制御操作を行う
コントローラ、２はガスエンジン１００のエンジン負荷
即ちエンジン出力を検出する負荷検出器、３はガスエン
ジン１００のエンジン回転数を検出する回転数検出器、
４は前記給気通路２８のブースト圧力を検出するブース
ト圧力検出器、５は前記コントローラ１からの制御操作
信号に従い前記排気ターボ過給機２０におけるアクチュ
エータ２１の作動空気圧を制御するアクチュエータ空気
制御装置である。前記負荷検出器２からのエンジン負荷
の検出信号、回転数検出器３からのエンジン回転数の検
出信号、及びブースト圧力検出器からのブースト圧力の
検出信号は前記コントローラ１に入力される。
コントローラ、２はガスエンジン１００のエンジン負荷
即ちエンジン出力を検出する負荷検出器、３はガスエン
ジン１００のエンジン回転数を検出する回転数検出器、
４は前記給気通路２８のブースト圧力を検出するブース
ト圧力検出器、５は前記コントローラ１からの制御操作
信号に従い前記排気ターボ過給機２０におけるアクチュ
エータ２１の作動空気圧を制御するアクチュエータ空気
制御装置である。前記負荷検出器２からのエンジン負荷
の検出信号、回転数検出器３からのエンジン回転数の検
出信号、及びブースト圧力検出器からのブースト圧力の
検出信号は前記コントローラ１に入力される。
【００３１】次に、図２に基づき、かかる構成からなる
可変容量排気ターボ過給機を備えたガスエンジンのブー
スト圧力制御装置の動作につき説明する。前記負荷検出
器２からのエンジン負荷の検出信号及び回転数検出器３
からのエンジン回転数の検出信号は前記コントローラ１
の制御方式選択部１７に入力される。
可変容量排気ターボ過給機を備えたガスエンジンのブー
スト圧力制御装置の動作につき説明する。前記負荷検出
器２からのエンジン負荷の検出信号及び回転数検出器３
からのエンジン回転数の検出信号は前記コントローラ１
の制御方式選択部１７に入力される。
【００３２】該制御方式選択部１７においては、図４
（Ｂ）に示されるように、前記ガバナスロットル弁２２
の開度特性がエンジン負荷率Ｌにほぼ比例して変化する
Ｃ点に対応した一定負荷率Ｌ１以下の低負荷運転域では
前記ガバナスロットル弁２２による給気量制御を選択
し、前記ガバナスロットル弁２２の開度特性がいわゆる
頭打ちの開度特性になる前記Ｃ点に対応した負荷率Ｌ１
を超える高負荷運転域ではスロットル弁を全開にして後
述するようなアクチュエータ２１の操作量を制御するブ
ースト圧力制御を選択するような設定手段を備えてい
る。
（Ｂ）に示されるように、前記ガバナスロットル弁２２
の開度特性がエンジン負荷率Ｌにほぼ比例して変化する
Ｃ点に対応した一定負荷率Ｌ１以下の低負荷運転域では
前記ガバナスロットル弁２２による給気量制御を選択
し、前記ガバナスロットル弁２２の開度特性がいわゆる
頭打ちの開度特性になる前記Ｃ点に対応した負荷率Ｌ１
を超える高負荷運転域ではスロットル弁を全開にして後
述するようなアクチュエータ２１の操作量を制御するブ
ースト圧力制御を選択するような設定手段を備えてい
る。
【００３３】そして、該制御方式選択部１７において
は、前記エンジン負荷の検出信号を受けて、該エンジン
負荷検出値が前記一定負荷率Ｌ１以下のときにはスロッ
トル弁制御指令部１８に前記ガバナスロットル弁２２に
よる給気量制御の指令信号をスロットル弁制御装置１８
ａに出力せしめ、該エンジン負荷検出値が前記一定負荷
率Ｌ１を超えるときにはブースト圧力制御指令部１６に
後述するようなアクチュエータ２１の操作量を制御する
ブースト圧力制御の指令信号を目標ブースト圧設定部１
１に出力せしめる。
は、前記エンジン負荷の検出信号を受けて、該エンジン
負荷検出値が前記一定負荷率Ｌ１以下のときにはスロッ
トル弁制御指令部１８に前記ガバナスロットル弁２２に
よる給気量制御の指令信号をスロットル弁制御装置１８
ａに出力せしめ、該エンジン負荷検出値が前記一定負荷
率Ｌ１を超えるときにはブースト圧力制御指令部１６に
後述するようなアクチュエータ２１の操作量を制御する
ブースト圧力制御の指令信号を目標ブースト圧設定部１
１に出力せしめる。
【００３４】該制御方式選択部１７に入力されたエンジ
ン負荷検出値が前記一定負荷率Ｌ１以下のときには、前
記スロットル弁制御指令部１８から前記ガバナスロット
ル弁２２による給気量制御の指令信号がスロットル弁制
御装置１８ａに入力され、該スロットル弁制御装置１８
ａによりガバナスロットル弁２２の開度制御を行う。該
ガバナスロットル弁２２の開度制御方法自体は周知の方
法による。
ン負荷検出値が前記一定負荷率Ｌ１以下のときには、前
記スロットル弁制御指令部１８から前記ガバナスロット
ル弁２２による給気量制御の指令信号がスロットル弁制
御装置１８ａに入力され、該スロットル弁制御装置１８
ａによりガバナスロットル弁２２の開度制御を行う。該
ガバナスロットル弁２２の開度制御方法自体は周知の方
法による。
【００３５】また、該制御方式選択部１７に入力された
エンジン負荷検出値が前記一定負荷率Ｌ１を超えるとき
には、前記ブースト圧力制御指令部１６からアクチュエ
ータ２１の操作量を制御するブースト圧力制御の指令信
号が目標ブースト圧設定部１１に入力され、該目標ブー
スト圧設定部１１が作動を始める。該目標ブースト圧設
定部１１には前記エンジン負荷検出値及びエンジン回転
数検出値も入力される。一方、前記ブースト圧力制御指
令部１６は前記スロットル弁制御装置１８ａにガバナス
ロットル弁２２の開度全開の指令信号を出力し、これを
受けて該スロットル弁制御装置１８ａはガバナスロット
ル弁２２の開度を全開に保持せしめる。
エンジン負荷検出値が前記一定負荷率Ｌ１を超えるとき
には、前記ブースト圧力制御指令部１６からアクチュエ
ータ２１の操作量を制御するブースト圧力制御の指令信
号が目標ブースト圧設定部１１に入力され、該目標ブー
スト圧設定部１１が作動を始める。該目標ブースト圧設
定部１１には前記エンジン負荷検出値及びエンジン回転
数検出値も入力される。一方、前記ブースト圧力制御指
令部１６は前記スロットル弁制御装置１８ａにガバナス
ロットル弁２２の開度全開の指令信号を出力し、これを
受けて該スロットル弁制御装置１８ａはガバナスロット
ル弁２２の開度を全開に保持せしめる。
【００３６】１２はブースト圧力設定テーブルで、該ブ
ースト圧力設定テーブル１２には、図２（Ｂ）に示され
るように、エンジン負荷Ｌ及びエンジン回転数Ｎに適応
するブースト圧力Ｐの目標値がＰ１１、Ｐ１２〜
Ｐ１ｎ、あるいはＰ１１、Ｐ２１〜Ｐｍ１のように行列
にて設定されている。
ースト圧力設定テーブル１２には、図２（Ｂ）に示され
るように、エンジン負荷Ｌ及びエンジン回転数Ｎに適応
するブースト圧力Ｐの目標値がＰ１１、Ｐ１２〜
Ｐ１ｎ、あるいはＰ１１、Ｐ２１〜Ｐｍ１のように行列
にて設定されている。
【００３７】そして、前記ブースト圧力制御指令部１６
からブースト圧力制御の指令信号が目標ブースト圧設定
部１１に入力されるとともに、前記エンジン負荷検出値
及びエンジン回転数検出値が入力されると、該目標ブー
スト圧設定部１１においては、前記エンジン負荷Ｌ検出
値とエンジン回転数Ｎ検出値に対応するブースト圧力Ｐ
の目標値を前記ブースト圧力設定テーブル１２から選出
してブースト圧力比較部１３に出力する。
からブースト圧力制御の指令信号が目標ブースト圧設定
部１１に入力されるとともに、前記エンジン負荷検出値
及びエンジン回転数検出値が入力されると、該目標ブー
スト圧設定部１１においては、前記エンジン負荷Ｌ検出
値とエンジン回転数Ｎ検出値に対応するブースト圧力Ｐ
の目標値を前記ブースト圧力設定テーブル１２から選出
してブースト圧力比較部１３に出力する。
【００３８】ブースト圧力比較部１３においては、前記
ブースト圧力の目標値Ｐと前記ブースト圧力検出器４か
ら入力されるブースト圧力の検出値Ｐ１とを比較してそ
の圧力偏差ΔＰ＝Ｐ−Ｐ１（またはＰ１−Ｐ）を算出し
てノズルベーン開度算出部１４に入力する。該ノズルベ
ーン開度算出部１４においては、ブースト圧力の圧力偏
差ΔＰに相当するノズルベーン４０（図３参照）の開度
調整量を算出してアクチュエータ操作量算出部１５に入
力する。
ブースト圧力の目標値Ｐと前記ブースト圧力検出器４か
ら入力されるブースト圧力の検出値Ｐ１とを比較してそ
の圧力偏差ΔＰ＝Ｐ−Ｐ１（またはＰ１−Ｐ）を算出し
てノズルベーン開度算出部１４に入力する。該ノズルベ
ーン開度算出部１４においては、ブースト圧力の圧力偏
差ΔＰに相当するノズルベーン４０（図３参照）の開度
調整量を算出してアクチュエータ操作量算出部１５に入
力する。
【００３９】該アクチュエータ操作量算出部１５におい
ては、前記ノズルベーン開度調整量に対応する可変ノズ
ル機構５０（図３参照）の調整量からＶＧタービンアク
チュエータ２１のストローク調整量を求め、さらに該ス
トローク調整量で補正したＶＧタービンアクチュエータ
２１の操作量、即ち前記圧力偏差ΔＰがゼロ（０）にな
るような操作量を算出してアクチュエータ空気制御装置
５に入力する。そして、該アクチュエータ空気制御装置
５はＶＧタービンアクチュエータ２１の作動空気圧をＶ
Ｇタービンアクチュエータ２１の操作量相当圧力に制御
する。
ては、前記ノズルベーン開度調整量に対応する可変ノズ
ル機構５０（図３参照）の調整量からＶＧタービンアク
チュエータ２１のストローク調整量を求め、さらに該ス
トローク調整量で補正したＶＧタービンアクチュエータ
２１の操作量、即ち前記圧力偏差ΔＰがゼロ（０）にな
るような操作量を算出してアクチュエータ空気制御装置
５に入力する。そして、該アクチュエータ空気制御装置
５はＶＧタービンアクチュエータ２１の作動空気圧をＶ
Ｇタービンアクチュエータ２１の操作量相当圧力に制御
する。
【００４０】かかる実施例によれば、排気ターボ過給機
２０として可変ノズル機構５０を備えた可変容量型過給
機を用いるとともに、コントローラ１においてガスエン
ジン１００のエンジン負荷及びエンジン回転数に適合す
るブースト圧力の目標値Ｐをブースト圧力設定テーブル
１２に設定しておき、ガスエンジン１００の運転時にお
けるエンジン負荷及びエンジン回転数の検出値を前記ブ
ースト圧力設定テーブル１２に対応させて当該運転時に
おけるブースト圧力の目標値Ｐを算出し、また当該運転
時におけるブースト圧力Ｐ１を検出して前記ブースト圧
力の目標値Ｐと該ブースト圧力検出値Ｐ１とのブースト
圧力偏差ΔＰがゼロ（０）になるように前記可変ノズル
機構５０用のアクチュエータ操作量を制御するようにな
っているので、該アクチュエータ操作量制御により可変
容量型排気ターボ過給機２０の出口圧力を直接制御し
て、該過給機２０の圧力、流量特性を該過給機出口のブ
ースト圧力がガスエンジン１００運転時のエンジン負荷
及びエンジン回転数に適合する目標ブースト圧力Ｐに一
致するように制御することが可能となり、殊に高負荷運
転域においてバタフライ弁型のガバナスロットル弁２２
による圧力制御の応答性低下の影響を受けることなく、
高負荷運転域における出力制御が不安定となることを回
避できる。これにより、排気ターボ過給機２０出口のブ
ースト圧力をエンジン１００の全負荷域において必要ブ
ースト圧力に高い応答性で以って保持することが可能と
なる。
２０として可変ノズル機構５０を備えた可変容量型過給
機を用いるとともに、コントローラ１においてガスエン
ジン１００のエンジン負荷及びエンジン回転数に適合す
るブースト圧力の目標値Ｐをブースト圧力設定テーブル
１２に設定しておき、ガスエンジン１００の運転時にお
けるエンジン負荷及びエンジン回転数の検出値を前記ブ
ースト圧力設定テーブル１２に対応させて当該運転時に
おけるブースト圧力の目標値Ｐを算出し、また当該運転
時におけるブースト圧力Ｐ１を検出して前記ブースト圧
力の目標値Ｐと該ブースト圧力検出値Ｐ１とのブースト
圧力偏差ΔＰがゼロ（０）になるように前記可変ノズル
機構５０用のアクチュエータ操作量を制御するようにな
っているので、該アクチュエータ操作量制御により可変
容量型排気ターボ過給機２０の出口圧力を直接制御し
て、該過給機２０の圧力、流量特性を該過給機出口のブ
ースト圧力がガスエンジン１００運転時のエンジン負荷
及びエンジン回転数に適合する目標ブースト圧力Ｐに一
致するように制御することが可能となり、殊に高負荷運
転域においてバタフライ弁型のガバナスロットル弁２２
による圧力制御の応答性低下の影響を受けることなく、
高負荷運転域における出力制御が不安定となることを回
避できる。これにより、排気ターボ過給機２０出口のブ
ースト圧力をエンジン１００の全負荷域において必要ブ
ースト圧力に高い応答性で以って保持することが可能と
なる。
【００４１】また、エンジン負荷の検出値に基づいて該
エンジン負荷が予め設定された一定負荷率Ｌ１以下のと
きにはスロットル弁制御装置１８ａによるガバナスロッ
トル弁２２の開度制御を行い、エンジン負荷が前記一定
負荷Ｌ１を超えるとガバナスロットル弁２２を全開にし
て可変容量型排気ターボ過給機２０におけるＶＧタービ
ンアクチュエータ２１の操作量を制御するブースト圧力
制御を行うようにしたので、前記ガバナスロットル弁２
２の開度特性がエンジン負荷にほぼ比例して変化する前
記一定負荷率Ｌ１以下の低負荷運転域では該ガバナスロ
ットル弁２２による開度制御によりブースト圧力を目標
ブースト圧力に高精度で制御することができ、該ガバナ
スロットル弁２２の開度特性がいわゆる頭打ちの開度特
性になる高負荷運転域ではガバナスロットル弁２２を全
開にして給気圧力損失を最小に抑え、可変容量型排気タ
ーボ過給機２０のアクチュエータ操作量制御によりブー
スト圧力を目標ブースト圧力に高精度で制御することが
できる。
エンジン負荷が予め設定された一定負荷率Ｌ１以下のと
きにはスロットル弁制御装置１８ａによるガバナスロッ
トル弁２２の開度制御を行い、エンジン負荷が前記一定
負荷Ｌ１を超えるとガバナスロットル弁２２を全開にし
て可変容量型排気ターボ過給機２０におけるＶＧタービ
ンアクチュエータ２１の操作量を制御するブースト圧力
制御を行うようにしたので、前記ガバナスロットル弁２
２の開度特性がエンジン負荷にほぼ比例して変化する前
記一定負荷率Ｌ１以下の低負荷運転域では該ガバナスロ
ットル弁２２による開度制御によりブースト圧力を目標
ブースト圧力に高精度で制御することができ、該ガバナ
スロットル弁２２の開度特性がいわゆる頭打ちの開度特
性になる高負荷運転域ではガバナスロットル弁２２を全
開にして給気圧力損失を最小に抑え、可変容量型排気タ
ーボ過給機２０のアクチュエータ操作量制御によりブー
スト圧力を目標ブースト圧力に高精度で制御することが
できる。
【００４２】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、可変
ノズル機構のアクチュエータ操作量制御により可変容量
過給機の出口圧力を直接制御して、該可変容量過給機の
圧力、流量特性を該過給機出口のブースト圧力がガスエ
ンジン運転時のエンジン負荷及びエンジン回転数に適合
する目標ブースト圧力に一致するように制御することが
可能となり、殊に高負荷運転域におけるバタフライ弁型
スロットル弁による圧力制御の応答性低下の影響を受け
ることなく、高負荷領域における出力制御が不安定とな
ることを回避できる。
ノズル機構のアクチュエータ操作量制御により可変容量
過給機の出口圧力を直接制御して、該可変容量過給機の
圧力、流量特性を該過給機出口のブースト圧力がガスエ
ンジン運転時のエンジン負荷及びエンジン回転数に適合
する目標ブースト圧力に一致するように制御することが
可能となり、殊に高負荷運転域におけるバタフライ弁型
スロットル弁による圧力制御の応答性低下の影響を受け
ることなく、高負荷領域における出力制御が不安定とな
ることを回避できる。
【００４３】これにより、排気ターボ過給機出口のブー
スト圧力をエンジンの全負荷域において必要ブースト圧
力に高い応答性で以って保持することが可能となり、殊
に高負荷領域における出力制御を安定化することがで
き、過給機効率及びエンジン効率を向上させることがで
きる。
スト圧力をエンジンの全負荷域において必要ブースト圧
力に高い応答性で以って保持することが可能となり、殊
に高負荷領域における出力制御を安定化することがで
き、過給機効率及びエンジン効率を向上させることがで
きる。
【００４４】また、請求項３、４のように構成すれば、
スロットル弁の開度特性がエンジン負荷にほぼ比例して
変化する一定負荷以下の低負荷運転域では該スロットル
弁による開度制御によりブースト圧力を目標ブースト圧
力に高精度で制御することができ、該スロットル弁の開
度特性がいわゆる頭打ちの開度特性になる高負荷運転域
ではスロットル弁を全開にし該スロットル弁の流路抵抗
を最小にして可変容量型過給機のアクチュエータの操作
量制御によりブースト圧力を目標ブースト圧力に高精度
で制御することができる。
スロットル弁の開度特性がエンジン負荷にほぼ比例して
変化する一定負荷以下の低負荷運転域では該スロットル
弁による開度制御によりブースト圧力を目標ブースト圧
力に高精度で制御することができ、該スロットル弁の開
度特性がいわゆる頭打ちの開度特性になる高負荷運転域
ではスロットル弁を全開にし該スロットル弁の流路抵抗
を最小にして可変容量型過給機のアクチュエータの操作
量制御によりブースト圧力を目標ブースト圧力に高精度
で制御することができる。
【００４５】従って、低負荷運転域でのスロットル弁の
開度制御と高低負荷運転域での可変容量型過給機のアク
チュエータの操作量制御とを組み合わせることにより、
スロットル弁による給気圧力損失を最小に抑えて、ガス
エンジンの全運転域においてブースト圧力を目標ブース
ト圧力に高精度で制御することが可能となる。
開度制御と高低負荷運転域での可変容量型過給機のアク
チュエータの操作量制御とを組み合わせることにより、
スロットル弁による給気圧力損失を最小に抑えて、ガス
エンジンの全運転域においてブースト圧力を目標ブース
ト圧力に高精度で制御することが可能となる。
【図１】 本発明の実施例に係る可変容量排気ターボ過
給機を備えたガスエンジンの要部系統図である。
給機を備えたガスエンジンの要部系統図である。
【図２】 前記実施例におけるブースト圧力制御ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 前記実施例における可変容量排気ターボ過給
機のアクチュエータ及び可変ノズル機構の要部構造図で
ある。
機のアクチュエータ及び可変ノズル機構の要部構造図で
ある。
【図４】 エンジン負荷率とブースト圧力及びスロット
ル弁開度の関係線図である。
ル弁開度の関係線図である。
【図５】 従来技術を示す図１対応図である。
１ コントローラ
２ 負荷検出器
３ 回転数検出器
４ ブースト圧力検出器
５ アクチュエータ空気制御装置
１２ ブースト圧力設定テーブル
１３ ブースト圧力比較部
１６ 目標ブースト圧設定部
１７ 制御方式選択部
１８ａ スロットル弁制御装置
２０ 排気ターボ過給機
２０ａ タービン
２０ｂ コンプレッサ
２１ ＶＧタービンアクチュエータ
２２ ガバナスロットル弁
２７ 給気冷却器
２８ 給気通路
３５ アクチュエータロッド
３６ 駆動レバー
４０ ノズルベーン
５０ 可変ノズル機構
１００ エンジン（ガスエンジン）
─────────────────────────────────────────────────────
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 41/04 ３１０ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｐ
Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｐ
３０１ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ
Ｆターム(参考） 3G005 DA06 EA04 EA15 FA05 GA04
GB24 GC04 GD14 GE01 GE09
HA19 JA02 JA06 JA24 JA39
3G065 AA03 CA13 DA04 EA08 FA11
GA01 GA10 GA41 KA03 KA24
3G092 AA05 AA18 AB06 BA02 DB03
DC01 DG07 EA01 EA08 EC01
EC09 FA02 FA24 HA06X
HA11Z HA16X HA16Z HE01Z
3G301 HA11 HA22 JA03 KA06 NC02
PA07Z PA17Z PE01Z
Claims (4)
- 【請求項１】 空気とガス燃料とを混合してなる混合ガ
スを過給機のコンプレッサで加圧し該混合ガスをスロッ
トル弁により通路面積が制御される給気通路を通して燃
焼室に供給し燃焼せしめるように構成されたガスエンジ
ンであって、前記過給機が可変ノズル機構により容量を
変化可能にされた可変容量タービンを備えた可変容量型
過給機に構成されたガスエンジンにおいて、前記給気通
路のブースト圧力を検出するブースト圧力検出器と、前
記ガスエンジンのエンジン負荷とエンジン回転数とに基
づきブースト圧力の目標値を設定し、該ブースト圧力の
目標値と前記ブースト圧力検出器から入力されるブース
ト圧力の検出値とのブースト圧力偏差を算出して該ブー
スト圧力偏差がゼロ（０）になるように前記可変ノズル
機構用アクチュエータの操作量を制御するコントローラ
とを備えてなることを特徴とするブースト圧力制御装置
を備えたガスエンジン。 - 【請求項２】 前記ガスエンジンのエンジン負荷を検出
する負荷検出器と前記ガスエンジンのエンジン回転数を
検出する回転数検出器とを備えるとともに、前記コント
ローラは、エンジン負荷及びエンジン回転数に適応する
ブースト圧力の目標値が設定されたブースト圧力目標値
設定テーブルと、前記負荷検出器及び回転数検出器から
入力されるエンジン負荷の検出値及びエンジン回転数の
検出値に対応するブースト圧力の目標値を前記ブースト
圧力目標値設定テーブルから算出する手段とを備えてな
ることを特徴とする請求項１記載のブースト圧力制御装
置を備えたガスエンジン。 - 【請求項３】 前記ガスエンジンのエンジン負荷を検出
する負荷検出器と前記ガスエンジンのエンジン回転数を
検出する回転数検出器とを備えるとともに、前記コント
ローラは、前記負荷検出器から入力されるエンジン負荷
の検出値に基づき、該エンジン負荷が設定された一定負
荷以下のときにはスロットル弁制御装置による前記スロ
ットル弁の開度制御を指令し該エンジン負荷が前記一定
負荷を超えるときには前記スロットル弁を全開にして前
記アクチュエータの操作量を制御するブースト圧力制御
を指令する制御方式選択手段を備えてなることを特徴と
する請求項１記載のブースト圧力制御装置を備えたガス
エンジン。 - 【請求項４】 空気とガス燃料とを混合してなる混合ガ
スを過給機のコンプレッサで加圧し該混合ガスをスロッ
トル弁により通路面積が制御される給気通路を通して燃
焼室に供給し燃焼せしめるように構成され、前記過給機
が可変ノズル機構により容量を変化可能にされた可変容
量タービンを備えた可変容量型過給機からなるガスエン
ジンの運転方法において、前記ガスエンジンのエンジン
負荷及びエンジン回転数を検出し、前記エンジン負荷の
検出値に基づき該エンジン負荷が設定された一定負荷以
下のときにはスロットル弁制御装置によるスロットル弁
の開度制御を指令し、該エンジン負荷が前記一定負荷を
超えるときには前記スロットル弁を全開にするとともに
前記エンジン負荷とエンジン回転数とに基づきブースト
圧力の目標値を設定して該ブースト圧力の目標値とブー
スト圧力の検出値とのブースト圧力偏差がゼロ（０）に
なるように前記過給機の可変ノズル機構用アクチュエー
タの操作量を制御するブースト圧力制御を指令すること
を特徴とするブースト圧力制御装置を備えたガスエンジ
ンの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134365A JP2003328764A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | ブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134365A JP2003328764A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | ブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003328764A true JP2003328764A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29697036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002134365A Withdrawn JP2003328764A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | ブースト圧力制御装置を備えたガスエンジン及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003328764A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010276011A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Man Diesel Se | オットー型エンジンの駆動方法 |
| JP2014159792A (ja) * | 2013-02-20 | 2014-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスエンジンシステム |
| JP2015155695A (ja) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | 内燃機関の運転方法 |
-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002134365A patent/JP2003328764A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010276011A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Man Diesel Se | オットー型エンジンの駆動方法 |
| JP2014159792A (ja) * | 2013-02-20 | 2014-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスエンジンシステム |
| JP2015155695A (ja) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | 内燃機関の運転方法 |
| US10161320B2 (en) | 2014-02-20 | 2018-12-25 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Method of operating an internal combustion engine |
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|---|---|---|---|
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