JP2006009603A - Gas engine device - Google Patents

Gas engine device Download PDF

Info

Publication number
JP2006009603A
JP2006009603A JP2004184469A JP2004184469A JP2006009603A JP 2006009603 A JP2006009603 A JP 2006009603A JP 2004184469 A JP2004184469 A JP 2004184469A JP 2004184469 A JP2004184469 A JP 2004184469A JP 2006009603 A JP2006009603 A JP 2006009603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
gas
engine
valve
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004184469A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kushitani
和夫 櫛谷
Kazuyoshi Ota
一義 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2004184469A priority Critical patent/JP2006009603A/en
Publication of JP2006009603A publication Critical patent/JP2006009603A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use 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

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas engine device suitable for utilizing fuel gas having no large change in combustion chemical equivalent value. <P>SOLUTION: A gas engine device is equipped with a gas engine 1 driven by fuel gas having tendency of a fluctuation of a combustion chemical equivalent value, a mixture supply passage 2 for supplying an air-fuel mixture to the gas engine 1, a flow valve 3 which can adjust a flow rate of the air-fuel mixture supplied to the gas engine 1 provided to the mixture supply passage 2, and a fuel gas passage 4 for supplying fuel gas to the mixture supply passage 2. The fuel gas passage 4 is provided with a fuel valve 8 for controlling a flow rate of fuel gas per unit time. A control means 5 reduces an opening of the fuel valve 8 when the engine output is increased while increasing an opening of the fuel valve 8 when the engine output is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスにより駆動されるガスエンジン装置に関する。   The present invention relates to a gas engine device driven by a fuel gas having a tendency to change the combustion chemical equivalent.

微生物等を利用して生成したバイオガス等の燃料ガスは、燃焼化学当量が変動する傾向を有する。このような燃料ガスを用いてガスエンジンを安定的に駆動させることは必ずしも容易ではない。   Fuel gas such as biogas generated using microorganisms or the like has a tendency that the combustion chemical equivalent fluctuates. It is not always easy to stably drive a gas engine using such fuel gas.

従来、特許文献１には、所定の運転条件でガスエンジンのリーン限界を検出し、その結果によりガスの種類を特定すると共に、その特定したガスの種類に応じてガスエンジンの運転条件を補正し、その補正した運転条件によりガスエンジンを連続運転させるガスエンジンの運転制御方法が開示されている。   Conventionally, Patent Document 1 detects the lean limit of a gas engine under a predetermined operating condition, specifies the type of gas based on the result, and corrects the operating condition of the gas engine according to the specified type of gas. A gas engine operation control method for continuously operating a gas engine according to the corrected operation condition is disclosed.

また特許文献２には、燃料ガスの燃焼化学当量値の変化を検出する検出手段ととしての酸素センサと、燃料ガスの燃焼化学当量値の変化に基づいて空燃比調整手段と、空燃比を予測するフィードフォワード制御する制御手段とが設けられている内燃機関及び空燃比制御装置が開示されている。このものによれば、燃焼後の排ガスに含まれる酸素濃度を検出する手段として酸素センサが設けられており、酸素センサの検出結果に基づいて燃料ガスの燃焼化学当量値の変化傾向を検出することにしている。
特開２００３−２２７４１５号公報 特開２００２−２２１０９９号公報 Patent Document 2 discloses an oxygen sensor as a detecting means for detecting a change in the combustion chemical equivalent value of the fuel gas, an air-fuel ratio adjusting means based on a change in the combustion chemical equivalent value of the fuel gas, and an air-fuel ratio prediction. An internal combustion engine and an air-fuel ratio control apparatus provided with control means for performing feedforward control are disclosed. According to this, the oxygen sensor is provided as means for detecting the oxygen concentration contained in the exhaust gas after combustion, and the change tendency of the combustion chemical equivalent value of the fuel gas is detected based on the detection result of the oxygen sensor. I have to.
JP 2003-227415 A JP 2002-221099 A

特許文献１に係る技術によれば、ガスエンジンのリーン限界を検出することによりガスの種類を特定することにしている。しかしながらこの技術によれば、燃焼化学当量値が変化するといえども、燃焼化学当量値の大きな変化がない燃料ガスを用いることが前提であり、燃焼化学当量値が未知の燃料ガスを用いることは前提とされていない。特許文献１に係る技術によれば、バイオガス等のように、燃焼化学当量値が短時間のうちにかなり変動する燃料ガスを用いるときには、ガスエンジンの駆動の安定性を維持するためには、必ずしも充分ではない。   According to the technique according to Patent Document 1, the type of gas is specified by detecting the lean limit of the gas engine. However, according to this technology, it is premised that a fuel gas having a large change in the combustion chemical equivalent value is used even though the combustion chemical equivalent value changes, and that a fuel gas having an unknown combustion chemical equivalent value is used. It is not. According to the technique according to Patent Literature 1, when using a fuel gas whose combustion chemical equivalent value varies considerably in a short time, such as biogas, in order to maintain the stability of driving the gas engine, Not always enough.

また特許文献２に係る技術によれば、ガスエンジンのリーン限界を検出することによりガスの種類を特定することにしている。しかしながらこの技術によれば、燃焼後の排ガスに含まれる酸素濃度を検出する手段として酸素センサが必要とされている。更に偏差を是正するフィードバック制御では、ガスエンジンの駆動の安定性が得られないため、空燃比を予測するフィードフォワード制御することにしている。   Further, according to the technique according to Patent Document 2, the type of gas is specified by detecting the lean limit of the gas engine. However, according to this technique, an oxygen sensor is required as means for detecting the oxygen concentration contained in the exhaust gas after combustion. Furthermore, in the feedback control for correcting the deviation, the stability of the driving of the gas engine cannot be obtained, so the feedforward control for predicting the air-fuel ratio is performed.

上記した装置によれば、燃焼化学当量値の大きな変化がある燃料ガスを用いるには必ずしも充分ではない。更に、フィードフォワード制御では、条件の変動が大きいときには、空燃比を必ずしも正確に予測することができるとは限らない。   According to the apparatus described above, it is not always sufficient to use a fuel gas having a large change in the combustion chemical equivalent value. Further, in the feedforward control, when the change in conditions is large, the air-fuel ratio cannot always be accurately predicted.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、バイオガス等のように燃焼化学当量値の変化が大きな燃料ガスを用いるのに適するガスエンジン装置を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the above-mentioned situation, and makes it a subject to provide the gas engine apparatus suitable for using fuel gas with a big change of combustion chemical equivalent values like biogas.

（１）第１発明に係るガスエンジン装置は、燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスにより駆動されポートをもつガスエンジンと、燃料ガスと空気との混合気をガスエンジンのポートに供給してガスエンジンを駆動させる混合気供給通路と、混合気供給通路に設けられガスエンジンのポートに供給する混合気の流量を調整可能な流量弁と、燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスを混合気供給通路に供給する燃料ガス通路とを具備するガスエンジン装置において、燃料ガス通路に設けられ燃料ガス通路を流れる燃料ガスの単位時間あたりの流量を制御する燃料弁と、エンジン出力が減少するとき燃料弁の開度を増加させると共に、エンジン出力が増加するとき燃料弁の開度を減少させる制御手段とを具備することを特徴とするものである。   (1) A gas engine device according to a first aspect of the present invention supplies a gas engine having a port driven by a fuel gas having a tendency to change a combustion chemical equivalent, and a mixture of the fuel gas and air to the port of the gas engine. An air-fuel mixture supply passage for driving the gas engine, a flow rate valve that is provided in the air-fuel mixture supply passage and that can adjust the flow rate of the air-fuel mixture supplied to the port of the gas engine, and a fuel gas that tends to vary the combustion chemical equivalent In a gas engine device having a fuel gas passage for supplying to an air-fuel mixture supply passage, a fuel valve for controlling a flow rate of fuel gas per unit time provided in the fuel gas passage and flowing through the fuel gas passage, and engine output decreases. And a control means for increasing the opening degree of the fuel valve and decreasing the opening degree of the fuel valve when the engine output increases. It is.

燃料ガスの燃焼化学当量が減少して発熱量（kcal／kg）が減少するように変動すると、エンジン出力が減少する。また、燃料ガスの燃焼化学当量が増加して発熱量（kcal／kg）が増加するように変動すると、エンジン出力が増加する。この点について第１発明に係るガスエンジン装置によれば、エンジン出力が減少するとき、制御手段は燃料弁の開度を増加させる。これにより混合気供給通路の混合気に供給される燃料ガスの流量が増加し、混合気の濃度が濃くなり、エンジン出力の減少が是正される。また、エンジン出力が増加するとき、制御手段は燃料弁の開度を減少させる。これにより混合気供給通路の混合気に供給される燃料ガスの流量が減少し、混合気の濃度が薄くなり、エンジン出力の増加が是正される。   When the combustion chemical equivalent of the fuel gas decreases and fluctuates so that the calorific value (kcal / kg) decreases, the engine output decreases. Further, when the combustion chemical equivalent of the fuel gas increases and fluctuates so that the calorific value (kcal / kg) increases, the engine output increases. In this regard, according to the gas engine device of the first aspect of the present invention, when the engine output decreases, the control means increases the opening of the fuel valve. As a result, the flow rate of the fuel gas supplied to the air-fuel mixture in the air-fuel mixture supply passage increases, the concentration of the air-fuel mixture increases, and the decrease in engine output is corrected. Further, when the engine output increases, the control means decreases the opening of the fuel valve. As a result, the flow rate of the fuel gas supplied to the air-fuel mixture in the air-fuel mixture supply passage decreases, the concentration of the air-fuel mixture decreases, and the increase in engine output is corrected.

燃料弁の開度調整により、ガスエンジンに供給される燃料ガスの絶対量を調整することができるため、混合気供給通路における混合気の空燃比を応答性よく迅速に調整できる利点が得られる。   Since the absolute amount of the fuel gas supplied to the gas engine can be adjusted by adjusting the opening of the fuel valve, there is an advantage that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the air-fuel mixture supply passage can be adjusted quickly with good responsiveness.

（２）第２発明に係るガスエンジン装置は、燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスにより駆動され吸気ポートをもつガスエンジンと、燃料ガスと空気との混合気をガスエンジンのポートに供給する混合気供給通路と、混合気供給通路に設けられガスエンジンのポートに供給する混合気の流量を調整可能な流量弁と、燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスを供給通路に供給する燃料ガス通路とを具備するガスエンジン装置において、燃料ガス通路に設けられ燃料ガス通路を流れる燃料ガスの単位時間あたりの流量を制御する燃料弁と、エンジン出力が減少するとき流量弁の開度を増加させ且つ燃料弁の開度を増加させると共に、エンジン出力が増加するとき流量弁の開度を減少させ且つ燃料弁の開度を減少させる制御手段とを具備することを特徴とするものである。   (2) A gas engine device according to a second aspect of the present invention supplies a gas engine having an intake port driven by a fuel gas having a tendency to change a combustion chemical equivalent, and an air-fuel mixture of the fuel gas and air to the port of the gas engine An air-fuel mixture supply passage, a flow rate valve that is provided in the air-fuel mixture supply passage and can adjust the flow rate of the air-fuel mixture supplied to the port of the gas engine, and a fuel gas having a tendency to change the combustion chemical equivalent is supplied to the supply passage In a gas engine device having a fuel gas passage, a fuel valve that is provided in the fuel gas passage and controls a flow rate of fuel gas per unit time flowing through the fuel gas passage, and an opening degree of the flow valve when the engine output decreases. Control means for increasing and increasing the opening of the fuel valve, and decreasing the opening of the flow valve and decreasing the opening of the fuel valve when the engine output increases. It is characterized in that Bei.

燃料ガスの燃焼化学当量が小さくなり発熱量（kcal／kg）が小さくなるように変動すると、エンジン出力が減少する。また、燃料ガスの燃焼化学当量が増加して発熱量（kcal／kg）が増加するように変動すると、エンジン出力が増加する。この点について第２発明に係るガスエンジン装置によれば、エンジン出力が減少するとき、制御手段は流量弁の開度を増加させ且つ燃料弁の開度を増加させる操作を実行する。   If the combustion chemical equivalent of the fuel gas decreases and the calorific value (kcal / kg) decreases, the engine output decreases. Further, when the combustion chemical equivalent of the fuel gas increases and fluctuates so that the calorific value (kcal / kg) increases, the engine output increases. In this regard, according to the gas engine device of the second aspect of the present invention, when the engine output decreases, the control means performs an operation of increasing the opening degree of the flow valve and increasing the opening degree of the fuel valve.

エンジン出力が減少するとき、制御手段は流量弁の開度を増加させ、且つ、燃料弁の開度を増加させる。この場合、ガスエンジンに供給される混合気の流量が流量弁の開度の増加により増加する。更に、混合気供給通路の混合気に供給される燃料ガスの流量が燃料弁の開度の増加により増加し、混合気の濃度が濃くなる。この結果エンジン出力の減少が是正される。   When the engine output decreases, the control means increases the opening of the flow valve and increases the opening of the fuel valve. In this case, the flow rate of the air-fuel mixture supplied to the gas engine increases as the flow valve opening increases. Furthermore, the flow rate of the fuel gas supplied to the air-fuel mixture in the air-fuel mixture supply passage increases with an increase in the opening of the fuel valve, and the concentration of the air-fuel mixture increases. As a result, the decrease in engine output is corrected.

またエンジン出力が増加するとき、制御手段は流量弁の開度を減少させ且つ燃料弁の開度を減少させる操作を実行する。この場合、流量弁の開度の減少によりガスエンジンに供給される混合気の流量が減少する。更に、燃料弁の開度の減少により、混合気供給通路の混合気に供給される燃料ガスの流量が減少し、混合気の濃度が薄くなる。この結果エンジン出力の増加が是正される。   When the engine output increases, the control means executes an operation for decreasing the opening degree of the flow valve and decreasing the opening degree of the fuel valve. In this case, the flow rate of the air-fuel mixture supplied to the gas engine decreases due to the decrease in the opening degree of the flow valve. Further, the flow rate of the fuel gas supplied to the air-fuel mixture in the air-fuel mixture supply passage decreases due to the decrease in the opening of the fuel valve, and the concentration of the air-fuel mixture decreases. As a result, the increase in engine output is corrected.

燃料弁の開度調整により、ガスエンジンに供給される燃料ガスの絶対量を調整することができるため、混合気供給通路における混合気の空燃比を応答性よく迅速に調整できる利点が得られる。しかしながら事情によっては、燃料弁の開度調整だけでは、ガスエンジンに供給される混合気の空燃比の微調整には限界があることがある。そこで第２発明に係るガスエンジン装置によれば、燃料ガスの絶対量を調整する燃料弁の開度調整の他に、燃料ガス及び空気の混合気の絶対量を調整する流量弁の開度調整を行うことにしている。この場合、燃料弁の調整により、混合気供給通路に供給される燃料ガスの絶対量を応答性よく迅速に調整することができめるため、ガスエンジンに供給される混合気の空燃比を応答性よく迅速に調整できる。また、流量弁の調整により、ガスエンジンに供給される混合気の空燃比の微調整を行うのに有利となる。   Since the absolute amount of the fuel gas supplied to the gas engine can be adjusted by adjusting the opening of the fuel valve, there is an advantage that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the air-fuel mixture supply passage can be adjusted quickly with good responsiveness. However, depending on circumstances, there is a limit to fine adjustment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the gas engine only by adjusting the opening of the fuel valve. Therefore, according to the gas engine device of the second invention, in addition to adjusting the opening of the fuel valve for adjusting the absolute amount of the fuel gas, adjusting the opening of the flow valve for adjusting the absolute amount of the mixture of fuel gas and air. Is going to do. In this case, by adjusting the fuel valve, the absolute amount of the fuel gas supplied to the mixture supply passage can be quickly adjusted with good responsiveness. Therefore, the air-fuel ratio of the mixture supplied to the gas engine is responsive. It can be adjusted quickly and well. Further, the adjustment of the flow valve is advantageous for fine adjustment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the gas engine.

また第１発明及び第２発明に係るガスエンジン装置によれば、制御手段は、流量弁の開度を調整する操作の後において、燃料弁の開度を調整する操作を行なう形態を採用できる。この場合、燃料ガス源の燃料ガスの燃焼化学当量の変動が少ないときには、流量弁の開度の調整でエンジン出力の変動に対処することができる。流量弁の開度の調整でエンジン出力の変動対処することができないとき、燃料弁の開度を調整する操作を行なう。しかしながら流量弁の開度の調整でエンジン出力の変動に対処することができるときには、燃料弁の開度を調整する操作を行わずとも良い。   Moreover, according to the gas engine apparatus which concerns on 1st invention and 2nd invention, the control means can employ | adopt the form which performs operation which adjusts the opening degree of a fuel valve after operation which adjusts the opening degree of a flow valve. In this case, when the fluctuation of the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source is small, the fluctuation of the engine output can be dealt with by adjusting the opening of the flow valve. When adjustment of the opening of the flow valve cannot cope with fluctuations in engine output, an operation for adjusting the opening of the fuel valve is performed. However, when the fluctuation of the engine output can be dealt with by adjusting the opening of the flow valve, the operation for adjusting the opening of the fuel valve need not be performed.

また第１発明及び第２発明に係るガスエンジン装置によれば、制御手段は、燃料弁の開度を調整した操作の後において、流量弁の開度を調整する操作を行なう形態を採用することもできる。燃料弁の調整により混合気供給通路における空燃比を応答性よく迅速に調整できる。更に流量弁の開度の調整により空燃比を微調整することができる。   Further, according to the gas engine device according to the first and second aspects of the present invention, the control means adopts a mode of performing an operation of adjusting the opening degree of the flow valve after the operation of adjusting the opening degree of the fuel valve. You can also. By adjusting the fuel valve, the air-fuel ratio in the gas mixture supply passage can be quickly adjusted with good responsiveness. Further, the air-fuel ratio can be finely adjusted by adjusting the opening degree of the flow valve.

本発明によれば、燃焼化学当量値の大きな変化がない燃料ガスを用いるのに適するガスエンジン装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas engine apparatus suitable for using the fuel gas which does not have a big change of a combustion chemical equivalent value can be provided.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係るガスエンジン装置は、エンジンとしてのガスエンジン１と、混合気供給通路２と、混合気供給通路２に設けられた流量弁としてのスロットル弁３と、燃料ガスを混合気供給通路２に供給する燃料ガス通路４と、制御装置５（ＥＣＵ）とを備える。ガスエンジン１は、燃料ガスと空気とが混合した混合気を吸い込む吸気ポート１０と、混合気が燃焼した排気ガスを排出する排気ポート１２とをもつ。ガスエンジン１の駆動軸１ａは発電機６に接続されており、発電機６を回転駆動させる。発電機６で生成された電気エネルギは、発電機６で発生した交流を直流に変換する整流器７３、直流を交流に変換するインバータ７０をもつ変換器７４を介して、発電出力として電気機器７に給電される。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The gas engine device according to the present embodiment includes a gas engine 1 as an engine, an air-fuel mixture supply passage 2, a throttle valve 3 as a flow valve provided in the air-fuel mixture supply passage 2, and a fuel gas mixture supply passage. 2 and a control unit 5 (ECU). The gas engine 1 has an intake port 10 for sucking an air-fuel mixture in which fuel gas and air are mixed, and an exhaust port 12 for discharging exhaust gas burned by the air-fuel mixture. The drive shaft 1 a of the gas engine 1 is connected to the generator 6 and rotates the generator 6. The electrical energy generated by the generator 6 is sent to the electrical device 7 as a power generation output via a rectifier 73 that converts alternating current generated by the generator 6 into direct current and a converter 74 that has an inverter 70 that converts direct current to alternating current. Power is supplied.

インバータ７０における電力は検出器７２によりモニタリングされており、その信号Ｓ１は制御装置５に入力される。または、整流器７３とインバータ７０との間において検出器によりモニタリングし、その信号を制御装置５に入力しても良い。制御装置５はメモリ等の記憶媒体５２を有する。   The electric power in the inverter 70 is monitored by the detector 72, and the signal S 1 is input to the control device 5. Alternatively, monitoring may be performed between the rectifier 73 and the inverter 70 by a detector, and the signal may be input to the control device 5. The control device 5 has a storage medium 52 such as a memory.

混合気供給通路２は、燃料ガスと空気との混合気をガスエンジン１の吸気ポート１０に供給するものである。混合気供給通路２は、ベンチェリ効果を発生させる絞り通路２０を有する。絞り通路２０を流れる空気により生じるベンチェリ効果により、燃料ガス通路４の開口４ｃから燃料を吸引する機能が得られる。スロットル弁３は混合気供給通路２に設けられており、混合気供給通路２に回動可能に設けられた開閉用のバタフライ弁３０と、バタフライ弁３０の弁軸を回動させる駆動モータ３１とで形成されている。スロットル弁３は、ガスエンジン１の吸気ポート１０に混合気を供給する単位時間当たりの流量を調整可能なものである。   The air-fuel mixture supply passage 2 supplies an air-fuel mixture of fuel gas and air to the intake port 10 of the gas engine 1. The air-fuel mixture supply passage 2 has a throttle passage 20 that generates a venturi effect. A function of sucking fuel from the opening 4c of the fuel gas passage 4 can be obtained by the venturi effect caused by the air flowing through the throttle passage 20. The throttle valve 3 is provided in the air-fuel mixture supply passage 2, an open / close butterfly valve 30 rotatably provided in the air-fuel mixture supply passage 2, and a drive motor 31 that rotates the valve shaft of the butterfly valve 30. It is formed with. The throttle valve 3 is capable of adjusting the flow rate per unit time for supplying the air-fuel mixture to the intake port 10 of the gas engine 1.

燃料ガス通路４は、燃料ガス源４０の燃料ガスを混合気供給通路２に供給するものであり、燃料ガス源４０と混合気供給通路２とを繋いでいる。この燃料ガスは燃料ガス源４０から燃料ガス通路４に供給される。燃料ガス源４０の燃料ガスはバイオガス等を主要成分としており、燃焼化学当量がかなり変動する傾向を有する。空気通路２８は空気を混合気供給通路２に供給するものである。燃料弁８は燃料ガス通路４に設けられており、燃料ガス通路４を流れる燃料ガスの単位時間あたりの流量を制御する。燃料弁８は、弁部８０と弁部８０を駆動するアクチュエータ８２とを有する。アクチュエータ８２は制御装置５により制御され、燃料弁８の開度が調整される。   The fuel gas passage 4 supplies the fuel gas from the fuel gas source 40 to the mixture supply passage 2, and connects the fuel gas source 40 and the mixture supply passage 2. This fuel gas is supplied from the fuel gas source 40 to the fuel gas passage 4. The fuel gas of the fuel gas source 40 has biogas or the like as a main component, and the combustion chemical equivalent tends to vary considerably. The air passage 28 supplies air to the mixture supply passage 2. The fuel valve 8 is provided in the fuel gas passage 4 and controls the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas passage 4 per unit time. The fuel valve 8 includes a valve unit 80 and an actuator 82 that drives the valve unit 80. The actuator 82 is controlled by the control device 5 to adjust the opening degree of the fuel valve 8.

ガスエンジン１の水温検出器１１からの水温信号Ｓ２、ガスエンジン１の油温検出器１２からの油温信号Ｓ３、スロットル弁３のスロットル開度検出器３５からのスロットル開度信号Ｓ４、燃料弁８の開度検出器８５からの開度信号Ｓ７、エンジン回転数検出器１５からエンジン回転数信号Ｓ８が制御装置５にそれぞれ入力される。   A water temperature signal S2 from the water temperature detector 11 of the gas engine 1, an oil temperature signal S3 from the oil temperature detector 12 of the gas engine 1, a throttle opening signal S4 from the throttle opening detector 35 of the throttle valve 3, and a fuel valve 8 is input to the control device 5, and an engine speed signal S8 from the engine speed detector 15 is input to the control device 5, respectively.

制御装置５は、上記した各信号に基づいて、スロットル弁３のスロットル開度を制御する制御信号Ｓ５をスロットル弁３の駆動モータ３１に出力すると共に、燃料弁８の開度を制御する制御信号Ｓ６を燃料弁８のアクチュエータ８２に出力する。   The control device 5 outputs a control signal S5 for controlling the throttle opening degree of the throttle valve 3 to the drive motor 31 of the throttle valve 3 and a control signal for controlling the opening degree of the fuel valve 8 based on the above-described signals. S6 is output to the actuator 82 of the fuel valve 8.

燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が減少して発熱量（kcal／kg）が減少するように変動すると、エンジン出力が減少して発電出力が減少する。発電出力の減少は信号Ｓ１として制御装置５に入力される。このようなとき制御装置５は、スロットル弁３の開度を増加させ、且つ、燃料弁８の開度を増加させる指令を出力する。これによりガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される混合気の空燃比が調整される。よって、エンジン出力及び発電出力が減少したとしても、エンジン出力の減少量が小さくなると共に発電出力の減少量が小さくなるように是正され、エンジン出力及び発電出力が一定領域または一定値に維持される。   When the combustion chemical equivalent of the fuel gas from the fuel gas source 40 decreases and fluctuates so that the calorific value (kcal / kg) decreases, the engine output decreases and the power generation output decreases. The decrease in the power generation output is input to the control device 5 as the signal S1. In such a case, the control device 5 outputs a command for increasing the opening degree of the throttle valve 3 and increasing the opening degree of the fuel valve 8. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 is adjusted. Therefore, even if the engine output and the power generation output are reduced, the reduction amount of the engine output is reduced and the reduction amount of the power generation output is corrected, and the engine output and the power generation output are maintained in a certain region or a constant value. .

これに対して、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が増加して発熱量が増加するように変動すると、エンジン出力が増加して発電出力が増加する。発電出力の増加は信号Ｓ１として制御装置５に入力される。このようなとき制御装置５は、スロットル弁３の開度を減少させ、且つ、燃料弁８の開度を減少させる指令を出力する。これによりガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される混合気の空燃比が調整される。よって、エンジン出力の増加量が小さくなると共に発電出力の増加量が小さくなるように是正され、エンジン出力及び発電出力が一定領域に維持される。この結果、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が変動しエンジン出力及び発電出力が増加したとしても、エンジン出力及び発電出力が一定領域または一定値に維持される。このため本実施形態は、燃焼化学当量値の大きな変化がない燃料ガスを用いるのに適するガスエンジン装置を提供することができる。   On the other hand, when the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 increases and fluctuates so that the calorific value increases, the engine output increases and the power generation output increases. The increase in power generation output is input to the control device 5 as a signal S1. In such a case, the control device 5 outputs a command for reducing the opening degree of the throttle valve 3 and reducing the opening degree of the fuel valve 8. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 is adjusted. Therefore, correction is made so that the increase amount of the engine output becomes small and the increase amount of the power generation output becomes small, and the engine output and the power generation output are maintained in a constant region. As a result, even if the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 fluctuates and the engine output and the power generation output increase, the engine output and the power generation output are maintained in a constant region or a constant value. For this reason, this embodiment can provide the gas engine apparatus suitable for using the fuel gas which does not have a big change of a combustion chemical equivalent value.

具体例について更に説明を加える。この例では、ガスエンジン１のエンジン回転数Ｎが維持され、発電機６の発電出力Ｗが一定領域に維持されることを目標として制御される。ガスエンジン１のエンジン回転数Ｎが一定領域に維持されると、ガスエンジン１の燃費コストの低減、ガスエンジン１の耐久性向上に有利となると共に、発電機６の回転数を一定領域に維持するのに有利となる利点が得られる。発電機６の発電出力が一定領域に維持されると、発電された電圧の周波数を一定領域に維持するのに有利となる利点が得られ、後工程における処理がし易い。先ず、ガスエンジン１を始動させるには、スロットル弁３のスロットル開度、燃料弁８の開度を共に初期開度とする。ガスエンジン１が始動すれば、アイドリング状態でスロットル開度が所定の範囲内となるように燃料弁８の開度を調整する。またガスエンジン１が始動しなかったときには、燃料ガスが濃くなるように燃料弁８の開度を変更し、ガスエンジン１を再び始動させる。   More specific examples will be further described. In this example, the engine speed N of the gas engine 1 is maintained and the power generation output W of the generator 6 is controlled to be maintained in a certain region. If the engine speed N of the gas engine 1 is maintained in a constant region, it is advantageous for reducing the fuel cost of the gas engine 1 and improving the durability of the gas engine 1, and maintaining the rotational speed of the generator 6 in a constant region. The advantage is advantageous. If the power generation output of the generator 6 is maintained in a certain region, an advantage that is advantageous for maintaining the frequency of the generated voltage in a certain region can be obtained, and processing in a subsequent process is easy. First, in order to start the gas engine 1, both the throttle opening of the throttle valve 3 and the opening of the fuel valve 8 are set to the initial opening. When the gas engine 1 is started, the opening degree of the fuel valve 8 is adjusted so that the throttle opening degree is within a predetermined range in the idling state. When the gas engine 1 is not started, the opening degree of the fuel valve 8 is changed so that the fuel gas is rich, and the gas engine 1 is started again.

図２は、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が減少して発熱量が減少するように変動するときにおける制御形態を示す。特性線Ａは燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量を模式的に示す。特性線Ｂは発電機６の発電出力を示す。特性線Ｃはガスエンジン１のエンジン回転数を示す。特性線Ｄはスロットル弁３のスロットル開度を示す。特性線Ｅは燃料弁８の開度を示す。   FIG. 2 shows a control mode when the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 is decreased and the calorific value is decreased. The characteristic line A schematically shows the combustion chemical equivalent of the fuel gas from the fuel gas source 40. A characteristic line B indicates the power generation output of the generator 6. A characteristic line C indicates the engine speed of the gas engine 1. A characteristic line D indicates the throttle opening of the throttle valve 3. A characteristic line E indicates the opening of the fuel valve 8.

燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量がＡ１のとき、特性線Ｃの部分Ｃ１に示すようにエンジン回転数（エンジン出力）がほぼ一定であると共に、特性線Ｂの部分Ｂ１に示すように発電出力がほぼ一定である。この場合、ガスエンジン１のエンジン回転数が一定領域Ｎに維持され、発電機６の発電出力が一定領域Ｗに維持される。この場合、図２から理解できるように、スロットル弁３のスロットル開度はＤ１とほぼ一定とされ、燃料弁８の開度はＥ１とほぼ一定されている。   When the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 is A1, the engine speed (engine output) is substantially constant as shown in the part C1 of the characteristic line C, and as shown in the part B1 of the characteristic line B. The power generation output is almost constant. In this case, the engine speed of the gas engine 1 is maintained in the constant region N, and the power generation output of the generator 6 is maintained in the constant region W. In this case, as can be understood from FIG. 2, the throttle opening of the throttle valve 3 is substantially constant at D1, and the opening of the fuel valve 8 is substantially constant at E1.

図２に示す時刻Ｔ１で、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量がＡ１からＡ２に低下するように変動すると仮定する。すると、燃料ガスの燃焼化学当量の変動とほぼ同時に、特性線Ｃの部分Ｃ２に示すようにエンジン回転数（エンジン出力）が初期値から次第に減少すると共に、特性線Ｂの部分Ｂ２に示すように発電出力が初期値から次第に減少する。発電出力の減少は検出器７２から信号Ｓ１として制御装置５に入力される。このようなとき制御装置５は、特性線Ｄの部分Ｄ２に示すように、スロットル弁３のスロットル開度を増加させる（増加開始時刻Ｔ２）。スロットル弁３のスロットル開度の増加により時刻Ｔ３からエンジン回転数（エンジン出力）が次第に増加し始める。このように燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が少し小さくなり、発熱量が少し小さくなるように変動したとしても、スロットル開度を増加させれば、燃料ガスと空気との混合気がガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される単位時間当たりの流量が増加するため、一般的にはエンジン回転数の減少及び発電出力の減少が是正されることになる。しかしながら燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量がもっと小さくなるように変動して発熱量がもっと小さくなったとき、スロットル開度を増加させたとしても、エンジン回転数の減少及び発電出力の減少が是正されないときがある。この場合、時刻Ｔ４（スロットル開度が所定の上限値に達した時刻）において、燃料弁８の開度を増加させる（特性線Ｅの部分Ｅ２）。これにより混合気供給通路２に供給される燃料ガスの単位時間当たりの流量が大きくなり、混合気供給通路２における混合気の燃料ガスの濃度が増加する。よって混合気供給通路２を流れる混合気の空燃比（空気重量／燃料重量）が減少し、ガスエンジン１の吸気ポート１０に送られる混合気が濃くなる。これにより特性線Ｃの部分Ｃ３に示すようにエンジン回転数が増加すると共に、特性線Ｂの部分Ｂ３に示すように発電出力が増加し、時刻Ｔ５で初期の部分Ｃ１のエンジン回転数、部分Ｂ１の発電出力となる。特性線Ｅの部分Ｅ２に対応する時刻（時刻Ｔ４と時刻Ｔ５の間）の特性線Ｄの部分Ｄ３のスロットル開度はその上限値に固定される。エンジン回転数、発電出力が初期値になった時刻Ｔ５以降についても、特性線Ｅの部分Ｅ３に示すように燃料弁８の開度を増加させる。それと同時にエンジン回転数、発電出力が一定のままとなるようにスロットル開度を特性線Ｄの部分Ｄ４に示すように減少させる。スロットル開度が初期値（特性線Ｄの部分Ｄ１と同じ値）に戻ったら（時刻Ｔ６）、燃料弁８の開度を制御装置５は固定する（部分Ｅ４）。   It is assumed that the combustion chemical equivalent of the fuel gas from the fuel gas source 40 varies so as to decrease from A1 to A2 at time T1 shown in FIG. As a result, the engine rotational speed (engine output) gradually decreases from the initial value as shown in the part C2 of the characteristic line C and substantially as shown in the part B2 of the characteristic line B as the combustion chemical equivalent of the fuel gas changes. The power generation output gradually decreases from the initial value. The decrease in the power generation output is input from the detector 72 to the control device 5 as a signal S1. In such a case, the control device 5 increases the throttle opening of the throttle valve 3 as shown by the part D2 of the characteristic line D (increase start time T2). As the throttle opening of the throttle valve 3 increases, the engine speed (engine output) starts to increase gradually from time T3. Thus, even if the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 slightly decreases and the calorific value fluctuates slightly, if the throttle opening is increased, the mixture of the fuel gas and air is increased. Since the flow rate per unit time supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 increases, generally the decrease in the engine speed and the decrease in the power generation output are corrected. However, when the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 fluctuates to become smaller and the calorific value becomes smaller, even if the throttle opening is increased, the engine speed is decreased and the power generation output is decreased. May not be corrected. In this case, at time T4 (time when the throttle opening reaches a predetermined upper limit), the opening of the fuel valve 8 is increased (part E2 of the characteristic line E). As a result, the flow rate per unit time of the fuel gas supplied to the mixture supply passage 2 increases, and the concentration of the fuel gas in the mixture in the mixture supply passage 2 increases. Therefore, the air-fuel ratio (air weight / fuel weight) of the air-fuel mixture flowing through the air-fuel mixture supply passage 2 is reduced, and the air-fuel mixture sent to the intake port 10 of the gas engine 1 becomes thicker. As a result, the engine speed increases as indicated by the part C3 of the characteristic line C, and the power generation output increases as indicated by the part B3 of the characteristic line B. At time T5, the engine speed of the initial part C1, the part B1 Power generation output. The throttle opening of the portion D3 of the characteristic line D at the time (between time T4 and time T5) corresponding to the portion E2 of the characteristic line E is fixed to the upper limit value. Also after the time T5 when the engine speed and the power generation output become the initial values, the opening degree of the fuel valve 8 is increased as indicated by a part E3 of the characteristic line E. At the same time, the throttle opening is decreased as indicated by a part D4 of the characteristic line D so that the engine speed and the power generation output remain constant. When the throttle opening degree returns to the initial value (the same value as the part D1 of the characteristic line D) (time T6), the opening degree of the fuel valve 8 is fixed by the control device 5 (part E4).

以上のようにエンジン回転数（エンジン出力）及び発電出力が一定領域に維持される。従って本実施形態によれば、バイオガス等の燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が小さくなり発熱量が小さくなるように変動したとしても、ガスエンジン１のエンジン回転数が部分Ｃ４に示すように一定領域に維持され、部分Ｂ４に示すように発電機６の発電出力が一定領域に維持される。この場合、ガスエンジン１のエンジン回転数が一定領域Ｎに維持され、発電機６の発電出力が一定領域Ｗに維持される。   As described above, the engine speed (engine output) and the power generation output are maintained in a certain region. Therefore, according to the present embodiment, even if the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 such as biogas is reduced and the calorific value is changed, the engine speed of the gas engine 1 is shown in the portion C4. As shown in the portion B4, the power generation output of the generator 6 is maintained in the constant region. In this case, the engine speed of the gas engine 1 is maintained in the constant region N, and the power generation output of the generator 6 is maintained in the constant region W.

図３は、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が大きくなり発熱量が増加するように変動するときにおける制御形態を示す。前記したように特性線Ａは燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量を模式的に示す。特性線Ｂは発電機６の発電出力を示す。特性線Ｃはガスエンジン１のエンジン回転数を示す。特性線Ｄはスロットル弁３のスロットル開度を示す。特性線Ｅは燃料弁８の開度を示す。   FIG. 3 shows a control mode when the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 is increased and the calorific value is increased. As described above, the characteristic line A schematically shows the combustion chemical equivalent of the fuel gas from the fuel gas source 40. A characteristic line B indicates the power generation output of the generator 6. A characteristic line C indicates the engine speed of the gas engine 1. A characteristic line D indicates the throttle opening of the throttle valve 3. A characteristic line E indicates the opening of the fuel valve 8.

燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量がＡ１のとき、特性線Ｃの部分Ｃ１に示すようにエンジン回転数がほぼ一定であると共に、特性線Ｂの部分Ｂ１に示すように発電出力がほぼ一定である。この場合、ガスエンジン１のエンジン回転数が一定領域Ｎに維持され、発電機６の発電出力が一定領域Ｗに維持される。この場合、図３に示すように、スロットル弁３のスロットル開度はＤ１とほぼ一定とされ、燃料弁８の開度はＥ１とほぼ一定されている。   When the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 is A1, the engine speed is substantially constant as indicated by the portion C1 of the characteristic line C, and the power generation output is substantially equal as indicated by the portion B1 of the characteristic line B. It is constant. In this case, the engine speed of the gas engine 1 is maintained in the constant region N, and the power generation output of the generator 6 is maintained in the constant region W. In this case, as shown in FIG. 3, the throttle opening of the throttle valve 3 is substantially constant at D1, and the opening of the fuel valve 8 is substantially constant at E1.

図３に示す時刻Ｔ１で、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量がＡ１からＡ２に増加するように変動すると仮定する。すると、燃料ガスの燃焼化学当量の変動とほぼ同時に、特性線Ｃの部分Ｃ２に示すようにエンジン回転数（エンジン出力）が初期値から次第に増加すると共に、特性線Ｂの部分Ｂ２に示すように発電出力が初期値から次第に増加する。発電出力の増加は検出器７２から信号Ｓ１として制御装置５に入力される。このようなとき制御装置５は、特性線Ｄの部分Ｄ２に示すように、スロットル弁３のスロットル開度を減少させる（減少開始時刻Ｔ２）。スロットル弁３のスロットル開度の減少により時刻Ｔ３からエンジン回転数（エンジン出力）が次第に減少し始める。このように燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が少し大きくなり、発熱量が少し大きくなるように変動したとしても、スロットル弁３のスロットル開度を減少させれば、燃料ガスと空気との混合気がガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される単位時間当たりの流量が減少するため、一般的にはエンジン回転数の増加及び発電出力の増加が是正されることになる。   It is assumed that the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 varies so as to increase from A1 to A2 at time T1 shown in FIG. Then, almost simultaneously with the change in the combustion chemical equivalent of the fuel gas, the engine speed (engine output) gradually increases from the initial value as shown in the part C2 of the characteristic line C, and as shown in the part B2 of the characteristic line B. The power generation output gradually increases from the initial value. The increase in the power generation output is input from the detector 72 to the control device 5 as a signal S1. In such a case, the control device 5 decreases the throttle opening of the throttle valve 3 as shown by the part D2 of the characteristic line D (decrease start time T2). Due to the decrease in the throttle opening of the throttle valve 3, the engine speed (engine output) starts to decrease gradually from time T3. Thus, even if the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 slightly increases and the calorific value fluctuates slightly, if the throttle opening of the throttle valve 3 is decreased, the fuel gas and the air Since the flow rate per unit time at which the air-fuel mixture is supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 decreases, generally, the increase in engine speed and the increase in power generation output are corrected.

しかしながら燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量がもっと大きくなるように変動して発熱量がもっと大きくなったとき、スロットル弁３のスロットル開度を減少させたとしても、エンジン回転数の増加及び発電出力の増加が是正されないときがある。この場合、時刻Ｔ４（スロットル弁３のスロットル開度が所定の下限値に達した時刻）において、燃料弁８の開度を減少させる（特性線Ｅの部分Ｅ２）。これにより混合気供給通路２に供給される燃料ガスの単位時間当たりの流量が小さくなり、混合気供給通路２における混合気の燃料ガスの濃度が減少する。よって混合気供給通路２を流れる混合気の空燃比（空気重量／燃料重量）が増加し、ガスエンジン１の吸気ポート１０に送られる混合気が薄くなる。これにより特性線Ｃの部分Ｃ３に示すようにエンジン回転数が減少すると共に、特性線Ｂの部分Ｂ３に示すように発電出力が減少し、時刻Ｔ５で初期の部分Ｃ１のエンジン回転数、部分Ｂ１の発電出力となる。特性線Ｅの部分Ｅ２に対応する時刻（時刻Ｔ４と時刻Ｔ５との間）の特性線Ｄの部分Ｄ３のスロットル開度はその下限値に固定される。エンジン回転数、発電出力が初期値になった時刻Ｔ５以降も、特性線Ｅの部分Ｅ３に示すように燃料弁８の開度を減少させる。それと同時にエンジン回転数、発電出力が一定のままとなるようにスロットル開度を特性線Ｄの部分Ｄ４に示すように増加させる。スロットル開度が初期値（特性線Ｄの部分Ｄ１と同じ値）になったら（時刻Ｔ６）、燃料弁８の開度を制御装置５は固定する（部分Ｅ４）。   However, when the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 fluctuates to become larger and the calorific value becomes larger, even if the throttle opening of the throttle valve 3 is decreased, the engine speed increases and There are times when the increase in power generation output is not corrected. In this case, at time T4 (time when the throttle opening degree of the throttle valve 3 reaches a predetermined lower limit value), the opening degree of the fuel valve 8 is decreased (part E2 of the characteristic line E). Thereby, the flow rate per unit time of the fuel gas supplied to the mixture supply passage 2 is reduced, and the concentration of the fuel gas in the mixture in the mixture supply passage 2 is reduced. Therefore, the air-fuel ratio (air weight / fuel weight) of the air-fuel mixture flowing through the air-fuel mixture supply passage 2 increases, and the air-fuel mixture sent to the intake port 10 of the gas engine 1 becomes thinner. As a result, the engine speed decreases as indicated by the part C3 of the characteristic line C, and the power generation output decreases as indicated by the part B3 of the characteristic line B. At time T5, the engine speed of the initial part C1, the part B1 Power generation output. The throttle opening degree of the part D3 of the characteristic line D at the time (between time T4 and time T5) corresponding to the part E2 of the characteristic line E is fixed to the lower limit value. Even after the time T5 when the engine speed and the power generation output have become the initial values, the opening degree of the fuel valve 8 is decreased as indicated by the part E3 of the characteristic line E. At the same time, the throttle opening is increased as indicated by a part D4 of the characteristic line D so that the engine speed and the power generation output remain constant. When the throttle opening reaches the initial value (the same value as the part D1 of the characteristic line D) (time T6), the control device 5 fixes the opening of the fuel valve 8 (part E4).

以上のようにしてエンジン回転数（エンジン出力）及び発電出力が一定領域に維持される。従って本実施形態によれば、バイオガス等の燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が大きくなり発熱量が大きくなるように変動したとしても、ガスエンジン１のエンジン回転数が部分Ｃ４に示すように一定領域に維持され、部分Ｂ４に示すように発電機６の発電出力が一定領域に維持される。この場合、ガスエンジン１のエンジン回転数が一定領域Ｎに維持され、発電機６の発電出力が一定領域Ｗに維持される。   As described above, the engine speed (engine output) and the power generation output are maintained in a certain range. Therefore, according to the present embodiment, even if the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 such as biogas increases and the calorific value fluctuates, the engine speed of the gas engine 1 is shown in the portion C4. As shown in the portion B4, the power generation output of the generator 6 is maintained in the constant region. In this case, the engine speed of the gas engine 1 is maintained in the constant region N, and the power generation output of the generator 6 is maintained in the constant region W.

本実施形態によれば、図１に示すように、燃料弁８は、燃料ガス通路４において混合気供給通路２に寄せて配置されているため、燃料弁８を混合気供給通路２に接近させることができる。ひいては燃料弁８をガスエンジン１の吸気ポート１０に接近させることができ、燃料弁８を介しての燃料ガスの供給応答性を高めることができる。従って、上記したよう燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量及び発熱量の変動頻度が高いときにおける制御に適する。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the fuel valve 8 is disposed close to the mixture supply passage 2 in the fuel gas passage 4, so that the fuel valve 8 approaches the mixture supply passage 2. be able to. As a result, the fuel valve 8 can be brought closer to the intake port 10 of the gas engine 1, and the fuel gas supply response through the fuel valve 8 can be improved. Therefore, it is suitable for control when the combustion chemical equivalent and the calorific value of the fuel gas of the fuel gas source 40 are high as described above.

更に説明を加える。発電機６の発電出力とスロットル弁３のスロットル開度との関係は、図４に示すように基準値領域Ｍとして規定されている。この関係は、制御装置５に搭載されているメモリ等の記憶媒体５２にマップとして記憶されている。この場合、基準値領域Ｍは、発電機６の発電出力が増加するにつれて、スロットル弁３のスロットル開度を増加させるように設定されている。上記した基準値領域Ｍ内であれば、燃費コスト及び発電性能等が良好とされる。基準値領域Ｍによれば、スロットル開度ａ0のとき、発電出力が本来的にＷ0である。しかしながらスロットル開度がａ0であるにもかかわらず、発電出力がＷＡと過剰に大きいときがある。この場合、スロットル弁３のスロットル開度を小さくなる方向に調整して、発電出力をＷＡからＷ0に戻すようにスロットル弁３を制御する。これでも戻らないときには、燃料弁８の開度を小さくなる方向に制御して混合気を薄くして発電出力をＷ0に戻す。そして発電出力をＷ0に維持しつつ、燃料弁８の開度を調整しながら、再びスロットル開度をａ0に戻す。これによりスロットル開度ａ0のとき発電出力がＷ0となり、図４に示すように基準値領域Ｍ内に設定される。 Further explanation will be added. The relationship between the power generation output of the generator 6 and the throttle opening of the throttle valve 3 is defined as a reference value region M as shown in FIG. This relationship is stored as a map in a storage medium 52 such as a memory mounted on the control device 5. In this case, the reference value region M is set to increase the throttle opening of the throttle valve 3 as the power generation output of the generator 6 increases. If it is within the above-described reference value region M, the fuel cost, power generation performance, etc. are good. According to the reference value region M, the power generation output is essentially W 0 at the throttle opening a 0 . However, there are times when the power generation output is excessively large, WA, even though the throttle opening is a 0 . In this case, the throttle valve 3 is controlled so as to return the power generation output from WA to W 0 by adjusting the throttle opening of the throttle valve 3 to be smaller. If this does not return, the opening degree of the fuel valve 8 is controlled to decrease, the mixture is made thinner, and the power generation output is returned to W 0 . The throttle opening is returned to a 0 again while adjusting the opening of the fuel valve 8 while maintaining the power generation output at W 0 . As a result, the power generation output becomes W 0 at the throttle opening a 0 and is set within the reference value region M as shown in FIG.

図５は制御装置５が実行する上記した制御則の一例を示す。図５に示すように、各検出器からデータを読み込む（ステップＳ１０２）。データとしては発電出力、エンジン回転数、スロットル弁３のスロットル開度、燃料弁８の開度が挙げられる。次に、基準値領域Ｍ内となるようにスロットル弁３のスロットル開度を制御する（ステップＳ１０４）。つまり、発電機６の発電出力が減少すれば、スロットル開度を増加させる。発電機６の発電出力が増加すれば、スロットル開度を減少させる。発電機６の発電出力が目標どおりであれば、スロットル開度を維持する。このような通常制御を行う。そしてマップから基準値領域Ｍを読み込む（ステップＳ１０６）。実際のスロットル開度が基準値領域Ｍの範囲内か否か求める（ステップＳ１０８）。実際のスロットル開度が基準値領域Ｍの範囲から外れていれば、燃料弁８の開度を増加または減少させる（ステップＳ１１０）。実際のスロットル開度が基準値領域Ｍの範囲内であれば、燃料弁８の開度を維持し、ステップＳ１０２に戻る。   FIG. 5 shows an example of the above-described control law executed by the control device 5. As shown in FIG. 5, data is read from each detector (step S102). The data includes power generation output, engine speed, throttle valve 3 throttle opening, and fuel valve 8 opening. Next, the throttle opening degree of the throttle valve 3 is controlled so as to be within the reference value region M (step S104). That is, if the power generation output of the generator 6 decreases, the throttle opening is increased. If the power generation output of the generator 6 increases, the throttle opening is decreased. If the power generation output of the generator 6 is as intended, the throttle opening is maintained. Such normal control is performed. Then, the reference value area M is read from the map (step S106). It is determined whether or not the actual throttle opening is within the reference value region M (step S108). If the actual throttle opening is out of the range of the reference value region M, the opening of the fuel valve 8 is increased or decreased (step S110). If the actual throttle opening is within the range of the reference value region M, the opening of the fuel valve 8 is maintained, and the process returns to step S102.

このように本実施形態によれば、燃焼化学当量の変動が大きく発熱量の変動が大きいバイオガス等の燃料ガスを用いてガスエンジン１を駆動させるとき、スロットル弁３のスロットル開度の制御だけでは、ガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される混合気の空燃比の調整は必ずしも充分ではない。しかし、スロットル弁３の上流である燃料ガス通路４には燃料弁８が設けられており、燃料弁８は、空気と燃料ガスとの混合気の流量を調整するものではなく、混合気供給通路２に供給する燃料ガスの流量を調整するものであるため、燃料弁８の開度の調整により混合気の空燃比の調整を応答性よく迅速に行うことができる。よって、燃焼化学当量の変動が大きく発熱量の変動が大きいバイオガス等の燃料ガスを用いてガスエンジン１を駆動させるときに適する。   Thus, according to the present embodiment, when the gas engine 1 is driven using a fuel gas such as biogas having a large variation in combustion chemical equivalent and a large variation in calorific value, only control of the throttle opening of the throttle valve 3 is performed. Then, the adjustment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 is not always sufficient. However, a fuel valve 8 is provided in the fuel gas passage 4 upstream of the throttle valve 3, and the fuel valve 8 does not adjust the flow rate of the mixture of air and fuel gas. Therefore, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be adjusted quickly with good responsiveness by adjusting the opening of the fuel valve 8. Therefore, it is suitable when the gas engine 1 is driven using a fuel gas such as biogas having a large variation in combustion chemical equivalent and a large variation in calorific value.

しかしながら、燃料弁８の開度調整により、ガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される燃料ガスの絶対量を調整することができるが、事情によっては、燃料弁８の開度調整だけでは、ガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される混合気の空燃比の微調整を図るには限界があることがある。そこで本実施形態のように、燃料ガスの絶対量を調整する燃料弁８の開度調整の他に、燃料ガス及び空気の混合気の絶対量を調整するスロットル弁３の開度調整を行う。これにより発電機６による発電出力の微調整を行うことができる。   However, the absolute amount of the fuel gas supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 can be adjusted by adjusting the opening degree of the fuel valve 8, but depending on circumstances, the gas amount can be adjusted only by adjusting the opening degree of the fuel valve 8. There may be a limit to fine adjustment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the intake port 10 of the engine 1. Therefore, as in this embodiment, in addition to adjusting the opening of the fuel valve 8 that adjusts the absolute amount of fuel gas, the opening of the throttle valve 3 that adjusts the absolute amount of the mixture of fuel gas and air is adjusted. Thereby, the fine adjustment of the power generation output by the generator 6 can be performed.

一般的なコージェネシステムでは、発電機６により発電した発電出力を検出器７２によりモニタリングしている。本実施形態によれば、発電機６による発電出力をモニタリングする検出器７２の信号に基づいて、燃料ガスの燃焼化学当量及び発熱量が変動していると推定する。そして、その推定に基づいてスロットル弁３のスロットル開度及び燃料弁８の開度を調整することにより、ガスエンジン１に供給される混合気の流量、混合気の空燃比を調整し、発電出力の変動を是正している。このため本実施形態によれば、特許文献２に係る技術とは異なり、燃焼後の排ガスに含まれる酸素濃度を検出する酸素センサを設けずとも良い。   In a general cogeneration system, the power generation output generated by the generator 6 is monitored by the detector 72. According to this embodiment, it is estimated that the combustion chemical equivalent and the calorific value of the fuel gas are fluctuating based on the signal of the detector 72 that monitors the power generation output by the power generator 6. Then, the flow rate of the air-fuel mixture supplied to the gas engine 1 and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture are adjusted by adjusting the throttle opening of the throttle valve 3 and the opening of the fuel valve 8 based on the estimation, and the power generation output To correct the fluctuations. Therefore, according to the present embodiment, unlike the technique according to Patent Document 2, it is not necessary to provide an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration contained in the exhaust gas after combustion.

（他の実施形態）
図６は他の実施形態を示す。この実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、実施形態１と異なる部分を中心として説明する。この場合、ガスエンジン１の駆動軸１ａと空調用のコンプレッサ９０とが連結されている。ガスエンジン１の駆動軸１ａが駆動すると、コンプレッサ９０が回転駆動し、空調用冷媒の圧縮、吸込を行い、空調回路９１に空調作用（冷房または暖房）を発生させる。ガスエンジン１の駆動軸１ａには、トルクセンサ９３が設けられている。トルクセンサ９３はガスエンジン１のエンジン負荷（前記した実施形態における発電出力に相当するもの）を測定するものである。トルクセンサ９３の信号Ｓ９は制御装置５に入力される。 (Other embodiments)
FIG. 6 shows another embodiment. This embodiment has basically the same configuration and effect as the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment. In this case, the drive shaft 1a of the gas engine 1 and the air conditioning compressor 90 are connected. When the drive shaft 1a of the gas engine 1 is driven, the compressor 90 is rotationally driven, compresses and sucks the air conditioning refrigerant, and causes the air conditioning circuit 91 to generate an air conditioning action (cooling or heating). A torque sensor 93 is provided on the drive shaft 1 a of the gas engine 1. The torque sensor 93 measures the engine load of the gas engine 1 (corresponding to the power generation output in the above-described embodiment). A signal S9 from the torque sensor 93 is input to the control device 5.

本実施形態においても、燃料ガス源４０の燃料ガスの燃焼化学当量が減少して発熱量が減少するとき、エンジン出力が変動する。エンジン出力の減少は、エンジントルクの変動信号Ｓ９として制御装置５に入力される。このようなとき制御装置５は、スロットル弁３の開度を調整させ、且つ、燃料弁８の開度を調整させる。これによりガスエンジン１の吸気ポート１０に供給される混合気の空燃比が調整される。よって、エンジン出力の変動量が是正されると共に空調出力の変動が是正され、エンジン出力及び空調出力が一定領域または一定値に維持される。その他、本発明は上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。   Also in this embodiment, when the combustion chemical equivalent of the fuel gas of the fuel gas source 40 decreases and the calorific value decreases, the engine output fluctuates. The decrease in engine output is input to the control device 5 as an engine torque fluctuation signal S9. At such time, the control device 5 adjusts the opening degree of the throttle valve 3 and adjusts the opening degree of the fuel valve 8. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the intake port 10 of the gas engine 1 is adjusted. Therefore, the fluctuation amount of the engine output is corrected, the fluctuation of the air conditioning output is corrected, and the engine output and the air conditioning output are maintained in a certain region or a constant value. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.

本発明は、燃焼化学当量の変動が大きく発熱量の変動が大きいバイオガス等の燃料ガスを用いるガスエンジン装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a gas engine apparatus using a fuel gas such as biogas having a large variation in combustion chemical equivalent and a large variation in calorific value.

実施形態１に係るブロック図である。1 is a block diagram according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係り、燃料ガスの燃焼化学当量が減少して発熱量が減少する場合における制御形態を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a control mode in the case where the combustion chemical equivalent of the fuel gas is decreased and the calorific value is decreased according to the first embodiment. 実施形態１に係り、燃料ガスの燃焼化学当量が増加して発熱量が増加する場合における制御形態を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing a control mode in the case where the combustion chemical equivalent of fuel gas increases and the calorific value increases according to the first embodiment. スロットル弁のスロットル開度と発電出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the throttle opening of a throttle valve, and a power generation output. 制御装置が実行する制御則の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart showing an example of the control law which a control apparatus performs. 実施形態２に係るブロック図である。6 is a block diagram according to Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

図中、１はガスエンジン、２は混合気供給通路、３はスロットル弁（流量弁）、４は燃料ガス通路、５は制御装置、６は発電機、８は燃料弁を示す。   In the figure, 1 is a gas engine, 2 is an air-fuel mixture supply passage, 3 is a throttle valve (flow valve), 4 is a fuel gas passage, 5 is a control device, 6 is a generator, and 8 is a fuel valve.

Claims (3)

燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスにより駆動されポートをもつガスエンジンと、燃料ガスと空気との混合気を前記ガスエンジンのポートに供給して前記ガスエンジンを駆動させる混合気供給通路と、前記混合気供給通路に設けられ前記ガスエンジンのポートに供給する混合気の流量を調整可能な流量弁と、燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスを混合気供給通路に供給する燃料ガス通路とを具備するガスエンジン装置において、
前記燃料ガス通路に設けられ前記燃料ガス通路を流れる燃料ガスの単位時間あたりの流量を制御する燃料弁と、
エンジン出力が減少するとき前記燃料弁の開度を増加させると共に、エンジン出力が増加するとき前記燃料弁の開度を減少させる制御手段とを具備することを特徴とするガスエンジン装置。 A gas engine having a port driven by a fuel gas having a tendency to change a combustion chemical equivalent, and an air-fuel mixture supply passage for supplying the air-fuel mixture of the fuel gas and air to the port of the gas engine to drive the gas engine; A flow rate valve provided in the gas mixture supply passage and capable of adjusting a flow rate of the gas mixture supplied to the port of the gas engine, and a fuel gas for supplying fuel gas having a tendency to change the combustion chemical equivalent to the gas mixture supply passage In a gas engine device comprising a passage,
A fuel valve that is provided in the fuel gas passage and controls a flow rate per unit time of the fuel gas flowing through the fuel gas passage;
A gas engine apparatus comprising: control means for increasing the opening of the fuel valve when the engine output decreases and decreasing the opening of the fuel valve when the engine output increases. 燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスにより駆動され吸気ポートをもつガスエンジンと、燃料ガスと空気との混合気を前記ガスエンジンのポートに供給する混合気供給通路と、前記混合気供給通路に設けられガスエンジンのポートに供給する混合気の流量を調整可能な流量弁と、燃焼化学当量が変動する傾向を有する燃料ガスを混合気供給通路に供給する燃料ガス通路とを具備するガスエンジン装置において、
前記燃料ガス通路に設けられ前記燃料ガス通路を流れる燃料ガスの単位時間あたりの流量を制御する燃料弁と、
エンジン出力が減少するとき前記流量弁の開度を増加させ且つ前記燃料弁の開度を増加させると共に、エンジン出力が増加するとき前記流量弁の開度を減少させ且つ前記燃料弁の開度を減少させる制御手段とを具備することを特徴とするガスエンジン装置。 A gas engine driven by a fuel gas having a tendency to vary the combustion chemical equivalent and having an intake port; a mixture supply passage for supplying a mixture of fuel gas and air to the port of the gas engine; and the mixture supply passage A gas engine provided with a flow rate valve that can adjust a flow rate of an air-fuel mixture supplied to a port of a gas engine, and a fuel gas passage that supplies a fuel gas having a tendency to change a combustion chemical equivalent to the air-fuel mixture supply passage In the device
A fuel valve that is provided in the fuel gas passage and controls a flow rate per unit time of the fuel gas flowing through the fuel gas passage;
When the engine output decreases, the opening of the flow valve is increased and the opening of the fuel valve is increased, and when the engine output is increased, the opening of the flow valve is decreased and the opening of the fuel valve is decreased. And a control means for reducing the gas engine device. 請求項１または請求項２において、前記制御手段は、前記流量弁の開度を調整する操作の後において、前記燃料弁の開度を調整する操作を行うことを特徴とするガスエンジン装置。   3. The gas engine device according to claim 1, wherein the control means performs an operation of adjusting the opening of the fuel valve after an operation of adjusting the opening of the flow valve.
JP2004184469A 2004-06-23 2004-06-23 Gas engine device Pending JP2006009603A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004184469A JP2006009603A (en) 2004-06-23 2004-06-23 Gas engine device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004184469A JP2006009603A (en) 2004-06-23 2004-06-23 Gas engine device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006009603A true JP2006009603A (en) 2006-01-12

Family

ID=35777128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004184469A Pending JP2006009603A (en) 2004-06-23 2004-06-23 Gas engine device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006009603A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009057873A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas engine integral control method and device
JP2009057872A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas engine integral control method and device
WO2012105076A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 三菱重工業株式会社 Fuel gas supply method and device for gas engine
JP2013245603A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Aisin Seiki Co Ltd Control device of cogeneration system and cogeneration system
JP2015048831A (en) * 2013-09-04 2015-03-16 大阪瓦斯株式会社 Engine, heat pump device and heat value estimation method of fuel gas
EP2631458A4 (en) * 2010-10-22 2018-04-11 Yanmar Co., Ltd. Engine control method
EP3343006A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-04 LG Electronics Inc. Method of controlling engine

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009057873A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas engine integral control method and device
JP2009057872A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas engine integral control method and device
JP4599378B2 (en) * 2007-08-30 2010-12-15 三菱重工業株式会社 Integrated control method and apparatus for gas engine
EP2631458A4 (en) * 2010-10-22 2018-04-11 Yanmar Co., Ltd. Engine control method
WO2012105076A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-09 三菱重工業株式会社 Fuel gas supply method and device for gas engine
JP2012159017A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel gas supply method and device of gas engine
CN103299060A (en) * 2011-01-31 2013-09-11 三菱重工业株式会社 Fuel gas supply method and device for gas engine
KR101418226B1 (en) 2011-01-31 2014-07-09 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Fuel gas supply method and device for gas engine
US9828947B2 (en) 2011-01-31 2017-11-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Fuel gas supply method and supply unit for gas engine
JP2013245603A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Aisin Seiki Co Ltd Control device of cogeneration system and cogeneration system
JP2015048831A (en) * 2013-09-04 2015-03-16 大阪瓦斯株式会社 Engine, heat pump device and heat value estimation method of fuel gas
EP3343006A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-04 LG Electronics Inc. Method of controlling engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006009603A (en) Gas engine device
JP4590836B2 (en) Control device for fuel cell system
JP2004052638A (en) Air-fuel ratio control method of engine comprising venturi-type fuel supply device and fuel control device applying the same
EP0866222A2 (en) Ignition timing control system for industrial engines
JP2007071045A (en) Control device of internal combustion engine
JP4186159B2 (en) Fuel gas supply device
JP2009144536A (en) Air-fuel ratio control method by sliding mode control of engine and fuel control apparatus having the method
JPH08326608A (en) Exhaust reflux control device for internal combustion engine
JP2009127513A (en) Control device of internal combustion engine
JPH11229934A (en) Lean combustion gas engine
US8903634B2 (en) Engine control apparatus
KR100346846B1 (en) System for controlling fuel in bio gas engine and method for controlling thereof
JP2009062899A (en) Control device
JP2006331862A (en) Fuel cell system
JP2006307692A (en) Device and method for controlling fuel amount of internal combustion engine
JP2008002270A (en) Gas engine and control method
JP2006118506A (en) Method and device for operating internal combustion engine
JPS6095166A (en) Starting air-fuel ratio control device
JPS6244108Y2 (en)
JPH11343907A (en) Idle engine speed controlling method and device therefor
KR100316909B1 (en) Method of compensating for amount of air in internal combustion engine
JPH1047127A (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JPS61132740A (en) Air-fuel ratio controller of internal-conbustion engine
JPS6069242A (en) Air-fuel ratio controlling method for internal-combustion engine
JPH0942064A (en) Fuel supply control device for gas engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070518

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090303

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090630