JP2009024591A

JP2009024591A - エンジンの始動方法

Info

Publication number: JP2009024591A
Application number: JP2007188393A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Takemoto; 洋介竹本; Hideyuki Nishijima; 秀幸西嶋
Original assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Torishima Pump Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: JP4870039B2

Abstract

【課題】燃料ガス中のタールの含有量が１０rpm以上である場合にも、フィルターやタール改質装置が特別な設備が不要なエンジンの始動方法を提供する。
【解決手段】タールを含有する燃料ガスを燃料とするエンジンの始動時に、極低速（１０rpm以下の回転数）で数回以上回転させる第１次動作を実行する（ステップＳ３）。第１次動作の終了後、低速（暖機運転回転数の１／２以下、暖機運転を実行しない場合はアイドリング回転数の１／２以下の回転数）で数回以上回転させる第２次動作を実行する（ステップＳ４）。
【選択図】図２

Description

本発明は、タールを含有するガス（例えば木質バイオマスガス）を燃料として使用する吸排気弁を有するエンジンの始動方法に関する。

発電機の駆動等ためのエンジンの燃料として木質バイオマスガス等のタールを含有するガスを使用する技術が、種々提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

タールを含有するガスを燃料としてエンジンを運転すると、通常運転中に吸気弁に付着したタールがエンジン停止中にタールが弁棒と弁棒ガイドの隙間で固着し、再運転時に通常の始動方法（暖機運転後に通常運転を行う。）で始動した場合、プッシュロッドの破損等のトラブルの原因となる。そのため、前述の通常の始動方法を適用可能とするには、タールの含有量を１０ppm以下まで低減する必要がある。

しかし、１０ppm以下のタール含有量を実現するには、タール除去のための特殊なフィルター装置をガス化装置側に設けるか、例えば特許文献２に記載されているようなタール除去効率の高い高性能のタール改質装置を追加設置する必要がある。フィルター装置を設けると、設備費が増大するだけでなく、煩雑なフィルター交換作業を定期的に実行する必要があるので、保守に要する作業負担と費用も大幅に増大する。同様に、高性能のタール改質装置を追加設置すると、設備全体の建設費と保守作業の負担増につながる。従来の運転方法では、タール除去のためにエンジンを頻繁に分解整備する必要があり維持管理費が高騰する。

特開２００６−２９２４３号公報特開２００１−１７２６４８号公報

本発明は、燃料ガス中のタールの含有量が１０ppm以上である場合にも、フィルターやタール改質装置等の特別な設備が不要で、かつ頻繁な分解整備も不要なエンジンの始動方法を提供することを課題とする。

本発明は、タールを含有するガスを燃料として使用する吸排気弁を有するエンジンの始動方法において、１０rpm以下の回転数で数回以上回転させる第１次動作を実行した後に、通常運転開始に必要な動作に移行することを特徴とするエンジンの始動方法を提供する。

前記第１次動作を実行後、前記エンジンが暖機運転を実行するものであれば暖機運転回転数の１／２以下の回転数で数回以上回転させ、前記エンジンが暖機運転を実行しないものであればアイドリング回転数の１／２以下の回転数で数回以上回転させる第２次動作をさらに実行した後に、前記通常運転開始に必要な動作に移行することが好ましい。

前記第１次動作及び前記第２次動作中は燃料供給バルブを閉弁状態に維持される。

前記第１次動作はセルモータ等により実行できる。第１次動作は、手動で実行しても専用のモータで実行してもよい。

本発明では、エンジンの始動時に極低速（１０rpm以下）で数回以上回転させる第１次動作を実行することにより、弁棒と弁ガイドの隙間に固着しているタールによる抵抗をやわらげプッシュロッドの破損等を防止できる。通常の始動では起動時の回転数が速いため弁棒と弁ガイドの摺動部の抵抗が大きいため、プッシュロッドが破損することがある。第１次動作後に低回転数（エンジンが暖機運転を実行するものであれば暖機運転回転数の１／２以下の回転数で、エンジンが暖機運転を実行しないものであればアイドリング回転数の１／２以下の回転数）で数回以上回転させる第２次動作をさらに実行することで弁棒と弁ガイドの間の摺動部のタールの温度が上昇して粘度が低下するので、暖機運転や通常運転の回転数での吸気弁の破損を防止できる。そのため、本発明によれば、燃料ガス中のタールの含有量が１０ppm以上（例えば１００ppm）である場合にも、フィルターやタール改質装置等の特別な装置を用いる必要がなく、かつタール除去のためにエンジンを頻繁に分解整備する必要がなく維持コストを低減できる。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の始動方法が適用されるエンジン（本実施形態ではレシプロエンジン）の一例であるデュアルフューエルエンジン１を示す。デュアルフューエルエンジン１は吸排気弁を有しており、木質バイオマスガスと液体燃料の両方を燃料として運転可能であり発電機２を駆動する。ただし、本発明は発電機用以外の他の用途のエンジンにも適用可能である。

バイオマスガス供給源３から第１供給ライン４を介してデュアルフューエルエンジン１に木質バイオマスガスが供給され、この第１供給ライン４には木質バイオマスの供給の有無及び供給量を制御可能なガス燃料供給バルブ５が配置されている。また、液体燃料供給源６から第２供給ライン７を介してデュアルフューエルエンジン１に液体燃料が供給され、この第２供給ライン７には液体燃料の供給の有無及び供給量を制御可能な液体燃料供給バルブ８が配置されている。さらに、空気供給源９から第３供給ライン１０を介してデュアルフューエルエンジン１に空気が供給され、この第３供給ライン１０には空気の供給の有無及び供給量を制御可能な空気供給バルブ１１が配置されている。

バイオマスガス供給源３は木質バイオマスガスを発生するガス化装置等を備える。バイバイオマスガス供給源３からデュアルフューエルエンジン１に供給される木質バイオマスガスは、高品質である必要はなく１０ppｍ以上（例えば１００ppm程度）のタールを含有していてもよい。従って、タールの含有量を１０ppm以下まで大幅に低減させるために、特殊なフィルター装置や高性能のタール改質装置を設ける必要はない。

デュアルフューエルエンジン１は、セルモータ１２に加えて、手動操作によりエンジンを回転させる手動装置１３を備えている。制御盤１４は、ガス燃料供給バルブ５、液体燃料供給バルブ８、空気供給バルブ１１、及びセルモータ１２の動作を制御する。

以下、図２のフローチャートと図３及び図４のタイムチャートを参照して始動方法を説明する。

まず、エンジン始動ボタンがオンされると（図２のステップＳ１）、ガス燃料供給バルブ５と液体燃料供給バルブ６の両方を閉弁状態に維持したままで（図２のステップＳ２）、第１次動作を実行する（図２のステップＳ３，図３の時刻ｔ１〜ｔ２）。

この第１次動作では、１０rpm以下の極低速の回転数で数回転（１回以上９回以下）だけデュアルフューエルエンジン１を寸動させる。図４（Ａ）に示す第１次動作の例では、１０rpm以下の極低速の回転を０．２秒間だけ寸動させる動作を１０秒未満の時間間隔で５回繰り返している。ただし、第１次動作はこの図４（Ａ）のように間欠的にデュアルフューエルエンジン１を動作させるものに限らず、連続的にデュアルフューエルエンジン１を動作させるものでもよい。また、第１次動作はセルモータ１２により実行してもよいし、手動装置１３を使用した手動操作により実行してもよく、セルモータ１２とは別に第１次動作専用のモータを設けてもよい。

前回の通常運転時中に吸気弁に付着したタールが弁棒と弁ガイドの隙間に固着している場合があり、この弁棒と弁ガイドの隙間に固着しているタールは回転速度が早い程大きな粘性抵抗を示す。第１次動作ではデュアルフューエルエンジン１を極低速で寸動させるのでタールによる固着状態を解除でき、プッシュロッドの破損を防止できる。

第１次動作の終了後、第２次動作を実行する（図２のステップＳ４，図３の時刻ｔ２〜ｔ３）。この第２次動作では、暖機運転回転数の１／２以下で少なくとも第１次動作の回転数を上回る回転数でデュアルフューエルエンジン１を数回以上（３回転以上）回転させる。ただし、本発明の運転方法を適用するエンジンが暖機運転を実行しない場合には、第２次動作における回転数はアイドリング回転数の１／２以下の回転数で少なくとも第１次動作の回転数を上回る回転数に設定される。このように、第２次動作における回転数は、エンジンが暖機運転を実行するか否か、及び暖機運転回転数やアイドリング回転数により異なる。本実施形態のデュアルフューエルエンジン１の暖機運転回転数は８００rpmであり、第２次動作における回転数は例えば１０rpm以上１００rpm以下の範囲で設定される。

図４（Ｂ）に示す第２次動作の例では、１０rpm以上１００rpm以下程度の低速回転で２〜３秒間だけ回転させる動作を、１０秒未満の時間間隔で３回繰り返している。ただし、第２次動作はこの図４（Ｂ）のように間欠的にデュアルフューエルエンジン１を動作させるものに限らず、連続的にデュアルフューエルエンジン１を動作させるものでもよい。

第１次動作による固着状態の解除後に第２次動作として低速回転を行うことにより、弁棒と弁ガイドの摺動部のタールの温度が上昇して粘性が低下するので、暖機運転回転数での吸気弁の破損を防止できる。

第２次動作の終了後、液体燃料供給バルブ８を開弁し（図２のステップＳ５）、暖機運転を実行する（図２のステップＳ６，図３の時刻ｔ３〜ｔ４）。本実施形態では暖機運転回転数は８００rpmで暖機運転時間は２分である。第２次動作の終了後、ガス燃料供給バルブ５を開弁し（図２のステップＳ７，図３の時刻ｔ３〜ｔ４）、発電のための通常運転に移行する（図２のステップＳ，図３の時刻ｔ４以降）。本実施形態では、定格回転数は１５００rpmである。暖機運転回転数や回転数は本実施形態のものに限定されず、本発明が適用されるエンジンの規格等により異なる。

本実施形態のエンジンの始動方法によれば、極低速（１０rpm以下）で数回以上回転させる第１次動作（図２のステップＳ３）を実行するので、弁棒と弁ガイドの隙間に固着しているタールによるプッシュロッドの破損等を防止できる。また、第１次動作後に低回転数（エンジンが暖機運転を実行するものであれば暖機運転回転数の１／２以下の回転数で、エンジンが暖機運転を実行しないものであればアイドリング回転数の１／２以下の回転数）で数回以上回転させる第２次動作（図２のステップＳ４）をさらに実行することで、弁棒と弁ガイドの間の摺動部のタールの温度が上昇して粘度が低下するので、暖機運転や通常運転の回転数での吸気弁の破損を防止できる。そのため、燃料ガス中のタールの含有量が１０ppm以上（例えば１００ppm程度）である場合にも、フィルターやタール改質装置等の特別な装置を用いる必要がなく、かつタール除去のためにエンジンを頻繁に分解整備する必要がなく維持コストを低減できる。

タールを含有するガスを燃料として使用する吸排気弁を有するエンジンである限り、本発明を適用可能なエンジンはレシプロエンジンに限定されない。

本発明が適用されるデュアルフューエルエンジンを示すブロック図。本発明の実施形態にかかるエンジンの始動方法を説明するためのフーチャート。本発明の実施形態にかかるエンジンの始動方法を説明するための模式的なタイムチャート。（Ａ）は第１次動作の模式的なタイムチャート、（Ｂ）は第２次動作の模式的なタイムチャート。

符号の説明

１デュアルフューエルエンジン
２発電機
３バイオマスガス供給源
４第１供給ライン
５ガス燃料供給バルブ
６液体燃料供給源
７第２液体供給ライン
８液体燃料供給バルブ
９空気供給源
１０第３供給ライン
１１空気供給バルブ
１２セルモータ
１３手動装置
１４制御盤

Claims

タールを含有するガスを燃料として使用する吸排気弁を有するエンジンの始動方法において、
１０rpm以下の回転数で数回以上回転させる第１次動作を実行した後に、通常運転開始に必要な動作に移行することを特徴とするエンジンの始動方法。
前記第１次動作を実行後、前記エンジンが暖機運転を実行するものであれば暖機運転回転数の１／２以下の回転数で数回以上回転させ、前記エンジンが暖機運転を実行しないものであればアイドリング回転数の１／２以下の回転数で数回以上回転させる第２次動作をさらに実行した後に、前記通常運転開始に必要な動作に移行することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動方法。
前記第１次動作及び前記第２次動作中は燃料供給バルブを閉弁状態に維持することを特徴とする、請求項２に記載のエンジンの始動方法。
前記第１次動作をセルモータ等により実行することを特徴とする、請求項１から請求項２のいずれか１項に記載のエンジンの始動方法。