JP2005315177A - パイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整方法およびパイロット油投与時期調整装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 不活性ガスを含む燃料ガスの組成の変化に対応してエンジン着火用パイロット油の燃焼室への投与を適切な時期に行って、エンジンを高い熱効率で運転させる。
【解決手段】 燃焼室に供給する燃料ガスの組成を測定するガスセンサー4と、その測定結果から燃料ガス中の不活性ガス濃度を算出する燃料ガス組成判定部5と、予め設定した不活性ガスの濃度とパイロット油投与時期との関係データを記憶するパイロット油投与時期設定用データ記憶部6と、燃料ガス組成判定部5で算出した燃料ガス中の不活性ガス濃度を、パイロット油投与時期設定用データ記憶部6に記憶した関係データと照合し、その濃度に対するパイロット油投与時期を設定するパイロット油投与時期設定部7と、パイロット油投与時期設定部7で設定したパイロット投与時期にもとづき、パイロット燃料噴射弁のパイロット油噴射時期を調整するパイロット油投与時期調整部9とを備えている。
【選択図】 図1
Description
すなわち、本発明の請求項1に係るパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整方法は、燃焼室に燃料ガスと空気との混合気を供給して圧縮すると共に、この圧縮した混合気中にパイロット燃料噴射弁からパイロット油を噴射して前記圧縮された混合気中で圧縮着火させ、その燃焼炎を着火源として、前記燃焼室内の混合気を着火燃焼させる方式のパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整方法であって、前記燃焼室に供給される燃料ガスのガス組成を判定し、予め設定しておいた不活性ガス成分の濃度とパイロット油投与時期との関係データにもとづいて、前記判定によって得られた燃料ガス中の不活性ガス成分の濃度に対するパイロット油投与時期を設定し、この設定によるパイロット油投与時期にもとづいて、前記パイロット燃料噴射弁からのパイロット油の噴射時期を調整することを特徴としている。
図1において、1は本発明の一実施の形態に係るパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整装置である。このパイロット油投与時期調整装置1は、パイロット着火ガスエンジン2に供給する燃料ガス配管3内の燃料ガスのガス組成を測定するガスセンサー4と、該ガスセンサー4の測定結果にもとづいて、前記燃料ガス中のガス組成(ガス成分と濃度)を算出して、その演算結果を記憶する燃料ガス組成判定部5と、予め設定した燃料ガス中のガス成分の濃度とパイロット油投与時期の関係データを記憶するパイロット油投与時期設定用データ記憶部6と、前記燃料ガス組成判定部5によって算出されたガス成分の濃度を、前記パイロット油投与時期設定用データ記憶部6に記憶されている関係データと照合して、前記ガス成分の濃度に対するパイロット油の投与時期を設定するための演算を行うパイロット油投与時期設定部7と、該パイロット油投与時期設定部7で設定したパイロット油投与時期の設定値を、パイロット油投与時期設定信号出力部8を介して入力し、前記パイロット着火ガスエンジンへのパイロット油の噴射時期の調整を行うパイロット油投与時期調整部8とを備えている。
前記燃料ガス配管3に供給される燃料ガスとしては、例えば、廃棄物を高温で溶融処理するガス化溶融炉で生成されるガスが使用されるが、その生成ガスは、ガス化溶融炉に投入する廃棄物の種類等によってガス組成が変化すると共に、H2 、CO、等の可燃性ガスの他にCO2 やN2 等の不活性ガスを含み、それらの不活性ガスの生成ガス中における割合によって燃焼特性が大きく変化するものである。
また、前記燃料ガス組成判定部5は、前記ガスセンサー4で測定されたH2 、CO、CO2 の各濃度から、演算式(100=H2 +CO+CO2 +N2 )にもとづいて、N2 濃度(体積%)を求め、それらの各ガス成分の濃度を、予め設定した所定値以上に変化するまで一時的に内部のメモリに記憶するようになっている。
また、前記パイロット油投与時期設定用データ記憶部6は、予め、H2 、CO、CO2 、N2 を含む燃料ガスを用いてパイロット着火ガスエンジンを運転する実験を行って、前記燃料ガス中におけるCO2 濃度、N2 濃度、H2 濃度と、該パイロット着火ガスエンジンが最も高い熱効率が得られるパイロット燃料噴射弁に対する最適なパイロット油投与時期(ガスエンジンのクランク角度(CA)で圧縮上死点の前角度で示す)との関係を、例えば、図4に示すように、各ガス成分の濃度とクランク角度の直角座標軸において、ガス成分の濃度の変化に対する前記圧縮上死点の前角度の変化の関係を求めておき、これを燃料ガス中のガス成分の濃度とパイロット油投与時期との関係データとして数値化して記憶するようになっている。
前記コントローラ18は、前記パイロット油投与時期設定信号出力部8から出力されたパイロット油投与時期(圧縮上死点の前角度)に関する信号(進角、遅角に関する電圧または電流信号)を入力すると共に、パイロット着火ガスエンジン2のクランク角検出センサー2aからクランク角度信号eを入力して、前記クランク角度eが前記パイロット油投与時期(パイロット油投与時期の標準値Bに前記進角または遅角を加えた値)の設定値に一致したときに、前記パイロット燃料噴射弁15を開弁させるようになっている。
なお、前記コントローラ18は、前記ガスセンサー4、燃料ガス組成判定部5、パイロット油投与時期設定用データ記憶部6、パイロット油投与時期設定部7、パイロット油投与時期設定信号出力部8等の動作を制御する機能を備えている。
前記コントローラ18がパイロット着火ガスエンジン2からの運転信号を確認する(ステップS1)と、前記ガスセンサー4によって、燃料ガス配管3を通してパイロット着火ガスエンジン2へ供給される燃料ガス中のH2 、CO、CO2 の各濃度が測定され、それらの測定値が前記燃料ガス組成判定部5に入力されるので(ステップS2)、該燃料ガス組成判定部5は、演算式(100=H2 +CO+CO2 +N2 )にもとづいて、N2 濃度を演算によって求め、各ガス成分の濃度を、前記パイロット油投与時期設定部7に送ると共に、前記各ガス成分の濃度が予め設定した所定値以上に変化するまで一時的に内部のメモリに記憶する(ステップS3)。なお、前記ガス成分の濃度が所定値以上に変化した場合には、変化したガス成分の濃度が前に記憶されていた濃度値に代わって更新記憶される。
このようにして、前記パイロット油投与時期設定部7によってN2 濃度またはCO2 濃度に対するパイロット油投与時期が設定されると、前記パイロット油投与時期設定信号出力部8が各ガス成分の濃度に対する前記圧縮上死点の遅角または進角Bx、Byを電圧または電流の制御信号に変換して前記パイロット油投与時期調整部9に出力する(ステップS6)。
なお、前記ガスセンサー4によって測定された各ガス成分の濃度(H2 、CO、CO2 の各濃度)が所定値以上変化した場合には、それにもとづいて前記燃料ガス組成判定部5が求めた新たな各ガス成分の濃度(H2 、CO、CO2 、N2 の各濃度)を、それまで燃料ガス組成判定部5に記憶されていた各ガス成分の濃度に代えて記憶した後に、前記各ステップS1〜S8の動作が行われる。
また、前記実施の形態に係るパイロット着火エンジンにおけるパイロット油投与時期調整方法および装置1においては、燃料ガス中におけるCO2 濃度とN2 の濃度のいずれか一方を選択して、それぞれに対するパイロット油投与時期を設定する例を示したが、これに限らず、両方の濃度を総合的に判断し、または前記不活性ガスの濃度の一方もしくは両方に可燃性ガスであるH2 の濃度を加えて判断して、それらの濃度に対するパイロット油投与時期を設定するようにしてもよい。また、CO2 、N2 の割合に対してH2 の割合が多くなると、混合気の燃焼室13,14内での燃焼速度が早くなり、パイロット油投与時期が一定のままでは、過早着火やノッキングが発生し、その発生が重度の場合、機関の損傷を引き起こすことも懸念されるが、前記のようにH2 の濃度を加えて判断すると、パイロット油投与時期が遅角されて適切に設定されるため、機関を損傷させることなく安全に運転させることができる。
2 パイロット着火ガスエンジン
3 燃料ガス配管
4 ガスセンサー
5 燃料ガス組成判定部
6 パイロット油投与時期設定用データ記憶部(データ記憶部)
7 パイロット油投与時期設定部
8 パイロット油投与時期設定信号出力部
9 パイロット油投与時期調整部
13 主燃焼室(燃焼室)
14 予燃焼室(燃焼室)
15 パイロット燃料噴射弁
17 コモンレール式燃料噴射装置
18 コントローラ
19 高圧ポンプ
Claims (2)
- 燃焼室に燃料ガスと空気との混合気を供給して圧縮すると共に、この圧縮した混合気中にパイロット燃料噴射弁からパイロット油を噴射して前記圧縮された混合気中で圧縮着火させ、その燃焼炎を着火源として、前記燃焼室内の混合気を着火燃焼させる方式のパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整方法であって、
前記燃焼室に供給される燃料ガスのガス組成を判定し、予め設定しておいた不活性ガス成分の濃度とパイロット油投与時期との関係データにもとづいて、前記判定によって得られた燃料ガス中の不活性ガス成分の濃度に対するパイロット油投与時期を設定し、この設定によるパイロット油投与時期にもとづいて、前記パイロット燃料噴射弁からのパイロット油の噴射時期を調整することを特徴とするパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整方法。 - 燃焼室に燃料ガスと空気との混合気を供給して圧縮すると共に、この圧縮した混合気中にパイロット燃料噴射弁からパイロット油を噴射して前記圧縮された混合気中で圧縮着火させ、その燃焼炎を着火源として、前記燃焼室内の混合気を着火燃焼させる方式のパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整装置であって、
前記燃焼室に供給する燃料ガスの組成を測定するガスセンサーと、ガスセンサーの測定結果にもとづいて燃料ガス中の不活性ガス成分の濃度を算出する燃料ガス組成判定部と、予め設定した不活性ガス成分の濃度とパイロット油投与時期との関係データを記憶するデータ記憶部と、前記燃料ガス組成判定部によって算出された燃料ガス中の不活性ガス成分の濃度を、前記データ記憶部に記憶された関係データと照合して、その濃度に対するパイロット油投与時期を設定するパイロット油投与時期設定部と、該パイロット油投与時期設定部で設定されたパイロット油投与時期にもとづいて、前記パイロット燃料噴射弁からのパイロット油の噴射時期を調整するパイロット油投与時期調整部とを備えたことを特徴とするパイロット着火ガスエンジンにおけるパイロット油投与時期調整装置。
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