JP2013047495A - Engine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して混合気を生成するミキサーと、そのミキサーにて生成された混合気をエンジンに供給する混合気供給路とを備え、前記燃料ガスとして、第1発熱量を有する第1燃料ガス、又は、その第1発熱量よりも高い第2発熱量を有する第2燃料ガスと前記第1燃料ガスとを混合させた混合燃料ガスを用い、前記混合気供給路にて供給される混合気を燃焼させてエンジンを運転させるエンジンシステムに関する。 The present invention comprises a mixer that mixes fuel gas and combustion air to generate an air-fuel mixture, and an air-fuel mixture supply path that supplies the air-fuel mixture generated by the mixer to the engine, The first fuel gas having the first calorific value or the mixed fuel gas obtained by mixing the second fuel gas having the second calorific value higher than the first calorific value and the first fuel gas is used for the mixing. The present invention relates to an engine system that operates an engine by burning an air-fuel mixture supplied in an air supply path.
上記のようなエンジンシステムでは、例えば、燃料ガスとして、第1燃料ガスであるバイオガスを用い、このバイオガスと燃焼用空気とを混合させた混合気をエンジンに供給して燃焼させるものがある。しかしながら、バイオガスは、その発生条件により発熱量が変動することから、所望のエンジン出力を得ることができながら、エンジンを安定して運転させるのは困難であった。例えば、エンジンに希薄混合気(燃料ガス濃度の薄い混合気)を供給して燃焼させる希薄エンジンでは、エンジンに供給する混合気の空気比が所望の空気比よりも希薄になりすぎると失火が発生し、逆に、所望の空気比よりも過濃となると排ガス中のNOx濃度が高くなりすぎるという問題が発生する。よって、所望のエンジン出力を得ながら安定してエンジンを運転させるために、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することが求められるが、燃料ガスの発熱量が変動することで、その燃料ガスの理論空気量も変動することから、例えば、燃料ガスと燃焼用空気との流量比を一定とするだけでは、エンジンに供給する混合気の空気比が所望の空気比から外れてしまい、上述のような問題が発生する。 In the engine system as described above, for example, a biogas which is a first fuel gas is used as a fuel gas, and an air-fuel mixture obtained by mixing the biogas and combustion air is supplied to the engine and burned. . However, since the calorific value of biogas varies depending on its generation conditions, it is difficult to stably operate the engine while obtaining a desired engine output. For example, in a lean engine that burns by supplying a lean mixture (fuel mixture with a low fuel gas concentration) to the engine, misfiring occurs if the air ratio of the mixture supplied to the engine becomes too lean than the desired air ratio. On the contrary, if the concentration is higher than the desired air ratio, the problem arises that the NOx concentration in the exhaust gas becomes too high. Therefore, in order to stably operate the engine while obtaining a desired engine output, it is required to maintain the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine at a desired air ratio, but the calorific value of the fuel gas varies. Since the theoretical air amount of the fuel gas also fluctuates, for example, if the flow rate ratio between the fuel gas and the combustion air is kept constant, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine will be This causes a problem as described above.
そこで、従来、発熱量が変動する燃料ガスを用いた場合でも、上述のような問題の発生を防止するために、燃料ガス供給路にてミキサーに供給する燃料ガスの供給量を調整自在な燃料ガス量調整弁を備え、エンジンに供給する混合気圧力がエンジン出力に対して予め定められた目標圧力となるように燃料ガス量調整弁の開度を制御しているものがある(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載のエンジンシステムでは、燃料ガスとして、第1燃料ガスである炭鉱メタンガスを用いた場合を示しているが、燃料ガスとして、第1燃料ガスであるバイオガスを用いた場合においても、上述のような問題の発生を防止するために有用なものとなっている。 Therefore, conventionally, even when a fuel gas whose calorific value fluctuates is used, in order to prevent the occurrence of the above-described problems, a fuel gas that can be supplied with an adjustable amount of fuel gas supplied to the mixer through the fuel gas supply path There is a gas amount adjusting valve that controls the opening degree of the fuel gas amount adjusting valve so that the air-fuel mixture pressure supplied to the engine becomes a predetermined target pressure with respect to the engine output (for example, a patent) Reference 1). In the engine system described in Patent Document 1, the case where coal mine methane gas, which is the first fuel gas, is used as the fuel gas, but in the case where biogas, which is the first fuel gas, is used as the fuel gas, is shown. Is also useful for preventing the occurrence of the above-described problems.
また、別の従来のエンジンシステムでは、燃料ガスとして、第1燃料ガスであるバイオガスと第2燃料ガスである都市ガスとの2種類の燃料ガスを混合させた混合燃料ガスを用い、その混合燃料ガスと燃焼用空気とを混合させた混合気をエンジンに供給して燃焼させるものもある(例えば、特許文献2参照。)。
この特許文献2に記載のシステムでは、バイオガスと都市ガスとを混合させた混合燃料ガスをミキサーに供給する混合燃料ガス供給路と、その混合燃料ガス供給路にてミキサーに供給する混合燃料ガスの流量を計測する流量計と、その混合燃料ガス供給路にてミキサーに供給する混合燃料ガスの流量を調整自在な燃料制御弁とを備えている。そして、エンジンにて駆動される発電機の発電量を所定の目標発電量とするように、エンジンに供給する混合気の流量を調整自在なスロットルバルブの開度を制御するとともに、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持するように燃料制御弁の開度を制御している。燃料制御弁の開度の制御については、エンジンにて駆動される発電機の発電量を用いて、エンジンにて消費される単位時間当たりの想定消費熱量を求め、その求めた想定消費熱量と流量計にて計測した流量とを用いて、混合燃料ガスの単位体積当たりの想定発熱量を求め、その求めた想定発熱量から求められる目標開度になるように燃料制御弁の開度を制御している。
In another conventional engine system, a mixed fuel gas obtained by mixing two types of fuel gas, that is, a biogas that is the first fuel gas and a city gas that is the second fuel gas, is used as the fuel gas. There is also an engine in which an air-fuel mixture obtained by mixing fuel gas and combustion air is supplied to an engine and burned (see, for example, Patent Document 2).
In the system described in
上記特許文献1に記載のシステムでは、燃料ガスの発熱量が変動しても、エンジンに供給する混合気圧力が目標圧力となるように燃料ガス量調整弁の開度を制御することで、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持するようにしている。しかしながら、燃料ガスの発熱量が大幅に変化した場合には、燃料ガス量調整弁の開度を調整するだけではエンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することができない。すなわち、燃料ガスの発熱量が低下した場合には、燃料ガス量調整弁の開度を開き側に調整することになるが、燃料ガスの発熱量が大幅に低下した場合には、燃料ガス量調整弁の開度を全開に調整しても、エンジンに供給する混合気圧力を目標圧力とすることができなくなる。その結果、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することができず、失火の発生や排ガス中のNOx濃度が高くなりすぎるという問題が発生して、エンジンを安定して運転させることができなくなる。よって、エンジンを安定して運転させるためには、燃料ガスの発熱量の範囲が狭い範囲に制限されるという問題があり、燃料ガスの発熱量が大幅に低下した場合には、エンジンの運転を停止せざるを得ない状況になってしまう。 In the system described in Patent Document 1, even if the calorific value of the fuel gas varies, the opening of the fuel gas amount adjusting valve is controlled so that the mixture pressure supplied to the engine becomes the target pressure. The air ratio of the air-fuel mixture supplied to is maintained at a desired air ratio. However, when the calorific value of the fuel gas changes significantly, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cannot be maintained at a desired air ratio simply by adjusting the opening of the fuel gas amount adjusting valve. That is, when the heat generation amount of the fuel gas decreases, the opening degree of the fuel gas amount adjustment valve is adjusted to the open side. However, when the heat generation amount of the fuel gas greatly decreases, the fuel gas amount Even if the opening degree of the regulating valve is adjusted to full open, the mixture pressure supplied to the engine cannot be set as the target pressure. As a result, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cannot be maintained at a desired air ratio, causing problems such as misfires and excessively high NOx concentration in the exhaust gas. Cannot drive. Therefore, in order to operate the engine stably, there is a problem that the range of the calorific value of the fuel gas is limited to a narrow range, and when the calorific value of the fuel gas is greatly reduced, the engine is not operated. It becomes a situation that must be stopped.
上記特許文献2に記載のシステムでは、混合燃料ガスの発熱量が大幅に変化した場合に、例えば、バイオガスのミキサーへの供給を停止させ、都市ガスのみをミキサーに供給して燃料ガスを都市ガスのみとすることで、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することができる。しかしながら、上記特許文献2に記載のシステムでは、基本的には、燃料ガスを、バイオガスと都市ガスとを混合させた混合燃料ガスとするものであり、この混合燃料ガスと燃焼用空気との混合気をエンジンに供給して燃焼させるようにしている。このように、バイオガスと都市ガスとの混合燃料ガスを用いる場合に、混合燃料ガス供給路に流量計を備え、その流量計にて計測した混合燃料ガスの流量を用いて燃料制御弁の開度を制御することで、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持するようにしている。それ故に、高価な流量計を備えなければならず、コストアップを招くとともに、構成の複雑化を招くことになる。
In the system described in
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、コストの低減及び構成の簡素化を図りながら、燃料ガスの発熱量が大幅に変化しても、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持でき、エンジンを安定して運転させることができるエンジンシステムを提供する点にある。 The present invention has been made paying attention to such a point, and its purpose is to reduce the cost and simplify the configuration, and to supply the engine even if the calorific value of the fuel gas changes greatly. An object of the present invention is to provide an engine system that can maintain a desired air ratio and can operate the engine stably.
この目的を達成するために、本発明に係るエンジンシステムの特徴構成は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して混合気を生成するミキサーと、そのミキサーにて生成された混合気をエンジンに供給する混合気供給路とを備え、前記燃料ガスとして、第1発熱量を有する第1燃料ガス、又は、その第1発熱量よりも高い第2発熱量を有する第2燃料ガスと前記第1燃料ガスとを混合させた混合燃料ガスを用い、前記混合気供給路にて供給される混合気を燃焼させてエンジンを運転させるエンジンシステムにおいて、
前記ミキサーとして、第1燃料ガス供給路にて供給する前記第1燃料ガス、又は、その第1燃料ガスと第2燃料ガス供給路にて供給する前記第2燃料ガスを混合させた混合燃料ガスと前記燃焼用空気とを混合させて混合気を生成する単一のミキサーが備えられ、前記第1燃料ガス供給路に備えられて、前記ミキサーに供給する前記第1燃料ガスの流量を調整自在な第1燃料ガス流量調整弁と、前記第2燃料ガス供給路に備えられて、前記ミキサーに供給する前記第2燃料ガスの流量を調整自在な第2燃料ガス流量調整弁と、前記混合気供給路に備えられて、前記エンジンに供給する混合気の流量を調整自在な混合気流量調整弁と、エンジン出力が目標出力となるように前記混合気流量調整弁の開度を制御するエンジン出力制御部と、前記混合気供給路にて前記エンジンに供給する混合気圧力が目標圧力となるように前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御する混合気圧力制御部と、前記ミキサーに対する燃料ガスの供給状態について、前記第1燃料ガス流量調整弁を開状態とし且つ前記第2燃料ガス流量調整弁を閉状態として前記ミキサーに前記第1燃料ガスのみを供給する第1燃料ガス供給状態と、前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の両者を開状態として前記ミキサーに前記第1燃料ガスと前記第2燃料ガスとの混合燃料ガスを供給する混合燃料ガス供給状態との間で切換自在であり、且つ、前記混合気圧力制御部による制御を行った状態での前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の開度情報に基づいて、前記第1燃料ガス供給状態と前記混合燃料ガス供給状態との間での切換を行う燃料ガス供給状態切換制御部とを備えている点にある。
In order to achieve this object, the characteristic configuration of the engine system according to the present invention includes a mixer that mixes fuel gas and combustion air to generate an air-fuel mixture, and an air-fuel mixture generated by the mixer to the engine. And a first fuel gas having a first calorific value, or a second fuel gas having a second calorific value higher than the first calorific value and the first fuel gas. In an engine system that uses a mixed fuel gas mixed with a fuel gas and operates the engine by burning the mixture supplied in the mixture supply path,
As the mixer, the first fuel gas supplied through the first fuel gas supply path, or the mixed fuel gas obtained by mixing the first fuel gas and the second fuel gas supplied through the second fuel gas supply path And a single mixer that mixes the combustion air with each other to generate an air-fuel mixture, is provided in the first fuel gas supply path, and the flow rate of the first fuel gas supplied to the mixer is adjustable A first fuel gas flow rate adjustment valve, a second fuel gas flow rate adjustment valve provided in the second fuel gas supply path and capable of adjusting a flow rate of the second fuel gas supplied to the mixer, and the air-fuel mixture A mixture flow rate adjustment valve provided in the supply path and capable of adjusting the flow rate of the mixture supplied to the engine, and an engine output for controlling the opening of the mixture flow rate adjustment valve so that the engine output becomes a target output Control unit and said mixing An air-fuel mixture pressure control unit that controls the opening degrees of the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve so that the air-fuel mixture pressure supplied to the engine in the supply path becomes a target pressure; Regarding the supply state of the fuel gas to the mixer, the first fuel gas flow rate adjustment valve is opened, and the second fuel gas flow rate adjustment valve is closed, and only the first fuel gas is supplied to the mixer. Mixing to supply a mixed fuel gas of the first fuel gas and the second fuel gas to the mixer with both the supply state and the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve opened. The degree of opening of the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve can be switched between fuel gas supply states and controlled by the mixture pressure control unit. Based on, in that it includes a fuel gas supply state switching control unit for switching between the said mixed fuel gas supply with said first fuel gas supply state.
本特徴構成によれば、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態について、燃料ガス供給状態切換制御部が第1燃料ガス供給状態と混合燃料ガス供給状態との間での切換を行うことで、燃料ガスとして、第1燃料ガスのみを用いる場合と第1燃料ガスと第2燃料ガスの混合燃料ガスを用いる場合との間で切り換えながら、エンジンを運転させることができる。
そして、燃料ガス供給状態切換制御部が第1燃料ガス供給状態と混合燃料ガス供給状態とのどちらの供給状態に切り換えた場合でも、エンジン出力制御部が、エンジン出力が目標出力となるように混合気流量調整弁の開度を制御するので、エンジン出力を目標出力に維持して所望のエンジン出力を得ることができるとともに、混合気圧力制御部が、混合気圧力が目標圧力となるように第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御するので、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することができる。
According to this feature, the fuel gas supply state switching control unit switches between the first fuel gas supply state and the mixed fuel gas supply state with respect to the supply state of the fuel gas to the mixer. The engine can be operated while switching between the case where only the first fuel gas is used and the case where the mixed fuel gas of the first fuel gas and the second fuel gas is used.
Even when the fuel gas supply state switching control unit switches between the first fuel gas supply state and the mixed fuel gas supply state, the engine output control unit performs mixing so that the engine output becomes the target output. Since the opening degree of the air flow rate adjusting valve is controlled, the engine output can be maintained at the target output to obtain a desired engine output, and the mixture pressure control unit can adjust the mixture pressure so that the mixture pressure becomes the target pressure. Since the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine can be maintained at a desired air ratio.
ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を第1燃料ガス供給状態と混合燃料ガス供給状態との間で切り換える場合には、燃料ガス供給状態切換制御部が、混合気圧力制御部による制御を行った状態での第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の開度情報に基づいて、その切換を行うようにしている。例えば、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を第1燃料ガス供給状態に切り換えている場合に、燃料ガスの発熱量が大幅に低下すると、混合気圧力制御部による制御により、第2燃料ガス流量調整弁を閉状態に維持したまま、第1燃料ガス流量調整弁の開度が開き側に制御されることになる。したがって、燃料ガス供給状態切換制御部が、その第1燃料ガス流量調整弁の開度情報から、例えば、第1燃料ガス流量調整弁の開度がどのような開度に達しているか否かを把握することができる。そして、燃料ガス供給状態切換制御部が、例えば、第1燃料ガス流量調整弁の開度が全開よりも手前の設定開度に達していると判別すると、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を第1燃料ガス供給状態から混合燃料ガス供給状態に切り換えることができる。これにより、第1燃料ガス流量調整弁の開度が全開に達する前に、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を第1燃料ガス供給状態から混合燃料ガス供給状態に切り換えて、混合気圧力制御部による制御を行うことで、エンジンに供給する混合気圧力を目標圧力とすることができなくなるのを防止することができる。そして、上述の如く、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合でも、エンジン出力制御部による制御、及び、混合気圧力制御部による制御が行われ、エンジン出力を目標出力に維持して所望のエンジン出力を得ることができながら、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することができる。 When the fuel gas supply state to the mixer is switched between the first fuel gas supply state and the mixed fuel gas supply state, the fuel gas supply state switching control unit is in a state where the control is performed by the mixture gas pressure control unit. The first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve are switched based on the opening information. For example, when the supply state of the fuel gas to the mixer is switched to the first fuel gas supply state, if the calorific value of the fuel gas is significantly reduced, the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled by the mixture pressure control unit. The opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve is controlled to the open side while maintaining the closed state. Therefore, the fuel gas supply state switching control unit determines, for example, from what the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve has reached. I can grasp it. When the fuel gas supply state switching control unit determines that the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve has reached a set opening degree before full opening, for example, the supply state of the fuel gas to the mixer is changed to the first state. The fuel gas supply state can be switched to the mixed fuel gas supply state. Thereby, before the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve reaches full open, the supply state of the fuel gas to the mixer is switched from the first fuel gas supply state to the mixed fuel gas supply state, and the mixture pressure control unit By performing the control, it is possible to prevent the mixture pressure supplied to the engine from becoming the target pressure. As described above, even when the fuel gas supply state to the mixer is switched to the mixed fuel gas supply state, the control by the engine output control unit and the control by the mixture pressure control unit are performed, and the engine output is output to the target output. The air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine can be maintained at a desired air ratio while maintaining a desired engine output.
したがって、燃料ガスの発熱量が大幅に変化した場合でも、燃料ガス供給状態切換制御部が、混合気圧力制御部による制御を行った状態での第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の開度情報に基づいて、第1燃料ガス供給状態と混合燃料ガス供給状態との間での切換を行うことで、エンジン出力を目標出力に維持して所望のエンジン出力を得ることができながら、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持することができ、エンジンを安定して運転させることができる。
しかも、本特徴構成によれば、特許文献2に記載のシステムの如く、第1燃料ガスと第2燃料ガスとの混合燃料ガスの流量を計測する高価な流量計を備えなくてもよく、それだけコストの低減及び構成の簡素化を図ることができる。しかも、ミキサーについても、複数備えるのではなく、単一のミキサーを備えているだけであるので、この点からも、コストの低減及び構成の簡素化を図ることができる。
Therefore, even when the calorific value of the fuel gas changes significantly, the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate when the fuel gas supply state switching control unit performs control by the mixture gas pressure control unit. Switching between the first fuel gas supply state and the mixed fuel gas supply state based on the opening information of the regulating valve can maintain the engine output at the target output and obtain a desired engine output. However, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine can be maintained at a desired air ratio, and the engine can be operated stably.
Moreover, according to this feature configuration, as in the system described in
本発明に係るエンジンシステムの更なる特徴構成は、前記燃料ガス供給状態切換制御部は、前記第1燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、前記混合気圧力制御部による制御を行うことで前記第1燃料ガス流量調整弁の開度が開き側の開き設定開度に達すると、前記第1燃料ガス供給状態から前記混合燃料ガス供給状態への切換を行うように構成されている点にある。ここで、開き設定開度は、例えば、全開よりも手前の開度を予め設定することができる。 According to a further characteristic configuration of the engine system according to the present invention, the fuel gas supply state switching control unit performs control by the mixture pressure control unit when the fuel gas supply state switching control unit is switched to the first fuel gas supply state. When the opening of the fuel gas flow rate adjustment valve reaches the opening setting opening on the opening side, the first fuel gas supply state is switched to the mixed fuel gas supply state. Here, the opening set opening can be set in advance, for example, an opening before the full opening.
燃料ガス供給状態切換制御部が、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を第1燃料ガス供給状態に切り換えた場合には、第1燃料ガス流量調整弁が開状態とされ、第2燃料ガス流量調整弁が閉状態とされるので、混合気圧力制御部による制御を行うと、第2燃料ガス流量調整弁を閉状態に維持したまま、混合気圧力が目標圧力になるように第1燃料ガス流量調整弁の開度が制御される。そこで、本特徴構成によれば、燃料ガス供給状態切換制御部は、第1燃料ガス流量調整弁の開度が開き側の開き設定開度に達すると、第1燃料ガス供給状態から混合燃料ガス供給状態への切換を行うので、第1燃料ガス流量調整弁の開度が全開に達する前に、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を第1燃料ガス供給状態から混合燃料ガス供給状態に適切に切り換えることができ、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に適切に維持することができる。 When the fuel gas supply state switching control unit switches the fuel gas supply state to the mixer to the first fuel gas supply state, the first fuel gas flow rate adjustment valve is opened and the second fuel gas flow rate adjustment valve is opened. When the control is performed by the mixture gas pressure control unit, the first fuel gas flow rate adjustment is performed so that the mixture gas pressure becomes the target pressure while the second fuel gas flow rate adjustment valve is maintained in the closed state. The opening of the valve is controlled. Therefore, according to the present characteristic configuration, the fuel gas supply state switching control unit starts the mixed fuel gas from the first fuel gas supply state when the opening of the first fuel gas flow rate adjustment valve reaches the opening set opening on the open side. Since the switching to the supply state is performed, the supply state of the fuel gas to the mixer is appropriately switched from the first fuel gas supply state to the mixed fuel gas supply state before the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve reaches full open. The air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine can be appropriately maintained at a desired air ratio.
本発明に係るエンジンシステムの更なる特徴構成は、前記燃料ガス供給状態切換制御部は、前記混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、前記混合気圧力制御部による制御を行うことで前記第2燃料ガス流量調整弁の開度又は前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度が閉じ側の閉じ設定開度に達すると、前記混合燃料ガス供給状態から前記第1燃料ガス供給状態への切換を行うように構成されている点にある。ここで、閉じ設定開度は、例えば、全閉よりも手前の開度を予め設定することができ、第1燃料ガス流量調整弁に対する閉じ設定開度と第2燃料ガス流量調整弁に対する閉じ設定開度とを同一開度又は異なる開度に設定することができる。 According to a further characteristic configuration of the engine system according to the present invention, the fuel gas supply state switching control unit performs control by the mixture pressure control unit when the fuel gas supply state switching control unit is switched to the mixed fuel gas supply state. When the opening degree of the fuel gas flow rate adjustment valve or the opening degree of both the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve reaches the closed set opening degree on the closing side, the mixed fuel gas supply state is It is the point which is comprised so that switching to the said 1st fuel gas supply state may be performed. Here, the closing opening degree can be set in advance, for example, an opening degree before full closing, and the closing opening degree for the first fuel gas flow rate adjustment valve and the closing setting for the second fuel gas flow rate adjustment valve. The opening can be set to the same opening or different opening.
ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、第1燃料ガスの発熱量が増加することがある。このときに、例えば、第1燃料ガス流量調整弁の開度を一定開度に固定して、混合気圧力が目標圧力になるように第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御するように混合気圧力制御部による制御を行うと、第2燃料ガス流量調整弁の開度が閉じ側に制御されることになる。また、混合気圧力が目標圧力になるように第1燃料ガス流量調整弁と第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度を制御するように混合気圧力制御部による制御を行う場合には、第1燃料ガス流量調整弁と第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度が閉じ側に制御される。
そこで、本特徴構成によれば、燃料ガス供給状態切換制御部が、混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、第2燃料ガス流量調整弁の開度又は第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度が閉じ側の閉じ設定開度に達すると、混合燃料ガス供給状態から第1燃料ガス供給状態への切換を行うので、第1燃料ガス流量調整弁や第2燃料ガス流量調整弁の開度が全閉に達する前に、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を混合燃料ガス供給状態から第1燃料ガス供給状態に適切に切り換えることができ、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に適切に維持することができる。
When the fuel gas supply state to the mixer is switched to the mixed fuel gas supply state, the calorific value of the first fuel gas may increase. At this time, for example, the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve is fixed at a constant opening degree, and the opening degree of the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled so that the mixture pressure becomes the target pressure. When the control by the mixture pressure control unit is performed, the opening degree of the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled to the closed side. Further, when performing control by the mixture pressure control unit so as to control the opening degree of both the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve so that the mixture gas pressure becomes the target pressure, The opening degree of both the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled to the closed side.
Therefore, according to this characteristic configuration, when the fuel gas supply state switching control unit switches to the mixed fuel gas supply state, the opening degree of the second fuel gas flow rate adjustment valve or the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second When the opening degree of both of the fuel gas flow rate adjustment valves reaches the closed set opening degree on the closing side, the mixed fuel gas supply state is switched to the first fuel gas supply state. 2 The fuel gas supply state to the mixer can be appropriately switched from the mixed fuel gas supply state to the first fuel gas supply state before the opening degree of the fuel gas flow rate adjustment valve reaches the fully closed state. The air-to-air ratio can be appropriately maintained at a desired air ratio.
本発明に係るエンジンシステムの更なる特徴構成は、前記燃料ガス供給状態切換制御部は、前記第1燃料ガス供給状態から前記混合燃料ガス供給状態に切り換える場合に、前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度を予め定めた混合燃料ガス目標開度とするように前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度を制御した後、前記混合気圧力制御部により前記混合気供給路にて前記エンジンに供給する混合気圧力が目標圧力となるように前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御するように構成されている点にある。 A further characteristic configuration of the engine system according to the present invention is that the fuel gas supply state switching control unit switches the first fuel gas flow rate adjusting valve when the fuel gas supply state switching control unit switches from the first fuel gas supply state to the mixed fuel gas supply state. And the opening amounts of both the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve so that the opening amounts of both the second fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve are set to a predetermined mixed fuel gas target opening degree. The first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment are performed so that the mixture pressure supplied to the engine through the mixture supply path becomes the target pressure by the mixture pressure control unit. It is in the point comprised so that the opening degree of a valve may be controlled.
本特徴構成によれば、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換える場合に、混合気圧力制御部による制御を一旦中断させて、まず、第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度を予め定めた混合燃料ガス目標開度に制御して混合燃料ガス供給状態に切り換えるので、混合燃料ガス供給状態への切換をスムーズに行うことができる。そして、第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の両者の開度を予め定めた混合燃料ガス目標開度とした状態において、混合気圧力制御部が、混合気圧力が目標圧力となるように第1燃料ガス流量調整弁及び第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御しているので、混合燃料ガス目標開度から、混合気圧力を目標圧力とするための開度への制御をスムーズに行うことができる。したがって、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換える場合に、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持できる安定した状態に比較的早く移行することができる。 According to this characteristic configuration, when the supply state of the fuel gas to the mixer is switched to the mixed fuel gas supply state, the control by the mixture pressure control unit is temporarily interrupted, and first the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second Since the opening degree of both of the fuel gas flow rate adjusting valves is controlled to a predetermined mixed fuel gas target opening degree and switched to the mixed fuel gas supply state, the switching to the mixed fuel gas supply state can be performed smoothly. And in the state which made the opening degree of both the 1st fuel gas flow rate adjustment valve and the 2nd fuel gas flow rate adjustment valve into the predetermined mixed fuel gas target opening degree, the mixed gas pressure control part makes the mixed gas pressure the target pressure. Since the opening degree of the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled so as to become, the mixed fuel gas target opening degree is changed to the opening degree for setting the mixture pressure to the target pressure. Can be controlled smoothly. Therefore, when the supply state of the fuel gas to the mixer is switched to the mixed fuel gas supply state, the air ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine can be shifted relatively quickly to a stable state where the desired air ratio can be maintained.
本発明に係るエンジンシステムの更なる特徴構成は、前記混合気圧力制御部は、前記燃料ガス供給状態切換制御部にて前記混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、前記第1燃料ガス流量調整弁の開度を予め設定された固定用設定開度に固定させ、且つ、前記混合気供給路にて前記エンジンに供給する混合気圧力が目標圧力となるように前記第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御するように構成されている点にある。 A further characteristic configuration of the engine system according to the present invention is that when the mixture gas pressure control unit is switched to the mixed fuel gas supply state by the fuel gas supply state switching control unit, the first fuel gas flow rate adjustment is performed. The second fuel gas flow rate adjusting valve is configured such that the opening of the valve is fixed to a preset setting opening for fixing, and the mixture pressure supplied to the engine through the mixture supply path becomes a target pressure. It is in the point comprised so that the opening degree of may be controlled.
本特徴構成によれば、ミキサーに対する燃料ガスの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、混合気圧力制御部が、第1燃料ガス流量調整弁の開度を固定用設定開度に固定させて、ミキサーに対する第1燃料ガスの流量を一定流量としながら、混合気圧力が目標圧力となるように第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御して、ミキサーに対する第2燃料ガスの流量を制御している。したがって、第2燃料ガスよりも発熱量の小さい第1燃料ガスを有効に活用しながら、第1燃料ガスと第2燃料ガスを混合させた混合燃料ガスを用いてエンジンを運転させることができ、その第1燃料ガスの発熱量が変化した場合でも、第2燃料ガスの流量を制御して混合気圧力を目標圧力とし、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持して安定した運転を行うことができる。 According to this configuration, when the fuel gas supply state to the mixer is switched to the mixed fuel gas supply state, the mixture pressure control unit sets the opening of the first fuel gas flow rate adjustment valve to the fixed setting opening. While fixing the flow rate of the first fuel gas to the mixer, the opening of the second fuel gas flow rate adjustment valve is controlled so that the mixture pressure becomes the target pressure, and the second fuel gas flow rate to the mixer is controlled. The flow rate is controlled. Therefore, the engine can be operated using the mixed fuel gas obtained by mixing the first fuel gas and the second fuel gas while effectively using the first fuel gas having a smaller calorific value than the second fuel gas. Even when the calorific value of the first fuel gas changes, the flow rate of the second fuel gas is controlled so that the mixture pressure becomes the target pressure, and the air ratio of the mixture supplied to the engine is maintained at the desired air ratio. Stable operation can be performed.
本発明に係るエンジンシステムの実施形態を図面に基づいて説明する。
このエンジンシステム100は、燃料ガスGと燃焼用空気Aとを混合して混合気Mを生成するミキサー2と、そのミキサー2にて混合された混合気Mをエンジン1に供給する混合気供給路3とを備えている。このエンジンシステム100では、エンジン1に供給する燃料ガスGと燃焼用空気Aとの混合気Mを燃料ガス濃度の薄い希薄混合気としている。そして、エンジンシステム100は、エンジン1に供給する燃料ガスGとして、第1発熱量を有する第1燃料ガスG1と第1発熱量よりも高い第2発熱量を有する第2燃料ガスG2との混合燃料ガス、及び、第1燃料ガスG1のみの2種類の燃料ガスを用いることができるように構成されている。第1燃料ガスG1は、例えば、下水汚泥や有機性工場廃水等のバイオマスを嫌気性発酵させることにより得られるバイオガスとしており、第2燃料ガスG2は、例えば、都市ガスとしている。
An embodiment of an engine system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The
エンジンシステム100は、燃焼用空気Aをミキサー2に供給する燃焼用空気供給路4と、第1燃料ガスG1をミキサー2に供給する第1燃料ガス供給路5と、第2燃料ガスG2をミキサー2に供給する第2燃料ガス供給路6とを備えており、第1燃料ガス供給路5と第2燃料ガス供給路6とを合流させた合流部位にミキサー2が接続されている。ミキサー2として、第1燃料ガス供給路5にて供給する第1燃料ガスG1、又は、第2燃料ガス供給路6にて供給する第2燃料ガスG2と第1燃料ガスG1とを混合させた混合燃料ガスを燃焼用空気Aに混合させる単一のミキサー2が備えられている。ミキサー2の構成については、詳細な説明や図示を省略するが、燃焼用空気Aの流れに伴ってベンチュリーによる吸引作用にて吸引力を発生させ、その吸引力により燃焼用空気Aへ燃料ガスGを引き込んで、燃焼用空気Aと燃料ガスGとの混合気Mを生成するベンチュリー式にて構成されている。
The
第1燃料ガス供給路5は、その上流側端部がバイオガス発生装置(図示省略)にて発生された第1燃料ガスG1(バイオガス)を貯留する第1燃料ガス貯留部7に接続されており、第1燃料ガス貯留部7に貯留されている第1燃料ガスG1をミキサー2に供給自在に構成されている。第1燃料ガス供給路5の途中部位には、ミキサー2に供給する第1燃料ガスG1の流量を調整自在な第1燃料ガス流量調整弁8が備えられている。
The first fuel
第2燃料ガス供給路6の途中部位には、ミキサー2に供給する第2燃料ガスG2の流量を調整自在な第2燃料ガス流量調整弁9が備えられている。
混合気供給路3には、その混合気Mの通流方向の上流側から順に、エンジン1に供給する混合気の流量を調整自在な混合気流量調整弁10、混合気供給路3にてエンジン1に供給する混合気圧力を検出する混合気圧力センサ11が備えられている。
A middle portion of the second fuel
In the air-fuel
このエンジンシステム100では、エンジン1を運転させることで、そのエンジン1のエンジン出力を得るようにしており、例えば、エンジン出力を駆動源として発電機を駆動させるようにしている。そして、エンジンシステム100には、エンジン出力を検出するエンジン出力検出手段12が備えられている。このエンジン出力検出手段12は、例えば、エンジン1の回転速度を検出する回転速度センサや、エンジン負荷を検出する負荷検出センサ等を備えており、それらセンサの検出情報からエンジン出力を検出するように構成されている。ここで、例えば、エンジン出力を駆動源として発電機を駆動させる場合には、その発電機の発電電力から、エンジン出力を検出することもできる。
In the
エンジンシステム100には、エンジン出力検出手段12の検出情報、及び、混合気圧力センサ11の検出情報が入力自在な制御装置Hが備えられており、その制御装置Hが、エンジンシステム100の運転を制御するように構成されている。そして、制御装置Hに、エンジン出力制御を行うエンジン出力制御部H1と、混合気圧力制御を行う混合気圧力制御部H2と、燃料ガス供給状態切換制御を行う燃料ガス供給状態切換制御部H3とが備えられている。
The
エンジン出力制御部H1は、エンジン出力検出手段12にて検出したエンジン出力が目標出力となるように混合気流量調整弁10の開度を制御するエンジン出力制御を行うように構成されている。目標出力については、一定に設定する、又は、変更設定することができる。例えば、エンジン出力を駆動源として発電機を駆動させる場合には、電力消費機器の消費電力に応じて発電機の発電電力を変更させるので、発電機の発電電力に応じて目標出力を変更設定することができる。
The engine output control unit H1 is configured to perform engine output control for controlling the opening of the air-fuel mixture flow
混合気圧力制御部H2は、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力となるように、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の開度を制御する混合気圧力制御を行うように構成されている。目標圧力については、エンジン1に供給する希薄混合気Mの空気比が所望の空気比(例えば、1.5〜2.0)となるように設定されており、エンジン出力が大きいほど目標圧力も大きくする等、エンジン出力に応じて目標圧力が設定されている。例えば、各エンジン出力に対して、希薄混合気の空気比を所望の空気比に維持するための混合気圧力を実験等により求めておき、その実験等により求めたエンジン出力と目標圧力との関係が予め設定されており、その関係を用いてエンジン出力に応じて目標圧力が設定される。
The mixture pressure control unit H2 controls the opening degrees of the first fuel gas flow
燃料ガス供給状態切換制御部H3は、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態について、第1燃料ガス供給状態と混合燃料ガス供給状態との間で切換自在であり、且つ、混合気圧力制御部H2による制御を行った状態での第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の開度情報に基づいて、第1燃料ガス供給状態と混合燃料ガス供給状態との間での切換を行う燃料ガス供給状態切換制御を行うように構成されている。
第1燃料ガス供給状態では、第1燃料ガス流量調整弁8を開状態とし且つ第2燃料ガス流量調整弁9を閉状態として、ミキサー2に第1燃料ガスG1のみを供給している。混合燃料ガス供給状態では、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者を開状態として、ミキサー2に第1燃料ガスG1と第2燃料ガスG2との混合燃料ガスを供給している。
The fuel gas supply state switching control unit H3 is capable of switching between the first fuel gas supply state and the mixed fuel gas supply state with respect to the supply state of the fuel gas G to the
In the first fuel gas supply state, the first fuel gas flow
以下、エンジン出力制御部H1によるエンジン出力制御、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御、及び、燃料ガス供給状態切換制御部H3による燃料ガス供給状態切換制御の動作について説明する。 Hereinafter, operations of the engine output control by the engine output control unit H1, the mixture pressure control by the mixture pressure control unit H2, and the fuel gas supply state switching control by the fuel gas supply state switching control unit H3 will be described.
まず、エンジン出力制御部H1によるエンジン出力制御について説明する。
このエンジン出力制御は、エンジン出力を目標出力に維持するために行われており、エンジン1の運転中には、常時、エンジン出力制御部H1がエンジン出力制御を行うようにしている。
このエンジン出力制御では、エンジン出力検出手段12にて検出したエンジン出力が目標出力よりも小さい場合に、そのエンジン出力と目標出力との差に応じて、混合気流量調整弁10の開度を開き側に制御している。逆に、エンジン出力検出手段12にて検出したエンジン出力が目標出力よりも大きい場合には、そのエンジン出力と目標出力との差に応じて、混合気流量調整弁10の開度を閉じ側に制御している。このようにして、エンジン出力を目標出力に維持して所望のエンジン出力を得るようにしている。
First, engine output control by the engine output control unit H1 will be described.
The engine output control is performed to maintain the engine output at the target output, and the engine output control unit H1 always performs the engine output control while the engine 1 is operating.
In this engine output control, when the engine output detected by the engine
次に、図2のフローチャートに基づいて、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御、及び、燃料ガス供給状態切換制御部H3による燃料ガス供給状態切換制御の動作について説明する。
第1燃料ガス貯留部7に第1燃料ガスG1が貯留されている場合には、その第1燃料ガスG1をミキサー2に供給可能であるので、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を第1燃料ガス供給状態に切り換えている(ステップ#1)。このとき、燃料ガス供給状態切換制御部H3は、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を一旦中断させて、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を予め設定された第1燃料ガス目標開度(例えば、開度70%)とし、且つ、第2燃料ガス流量調整弁9を閉状態(開度0%)として、ミキサー2に第1燃料ガスG1のみを供給する第1燃料ガス供給状態に切り換えている。そして、燃料ガス供給状態切換制御部H3が第1燃料ガス供給状態に切り換えることで、燃料ガスGを第1燃料ガスG1のみとして、その第1燃料ガスG1と燃焼用空気Aとの混合気Mをエンジン1に供給して燃焼させてエンジン1を運転させている。
Next, operations of the mixture pressure control by the mixture pressure control unit H2 and the fuel gas supply state switching control by the fuel gas supply state switching control unit H3 will be described based on the flowchart of FIG.
When the first fuel gas G1 is stored in the first fuel
燃料ガス供給状態切換制御部H3が第1燃料ガス供給状態への切換を行うと、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御の中断を解除して、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行う(ステップ#2)。この混合気圧力制御では、燃料ガス供給状態切換制御部H3による第1燃料ガス供給状態への切換により第2燃料ガス流量調整弁9を閉状態(開度0%)としているので、第2燃料ガス流量調整弁9を閉状態に維持して第1燃料ガス流量調整弁8の開度を制御している。つまり、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力よりも小さい場合に、その混合気圧力と目標圧力との差に応じて、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を閉じ側に制御している。逆に、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力よりも大きい場合に、その混合気圧力と目標圧力との差に応じて、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を開き側に制御している。これにより、希薄混合気Mの空気比を所望の空気比に維持して、失火の発生や排ガス中のNOx濃度が高くなりすぎるという問題の発生を防止している。
When the fuel gas supply state switching control unit H3 switches to the first fuel gas supply state, the suspension of the mixture pressure control by the mixture pressure control unit H2 is canceled, and the mixture pressure control unit H2 performs the mixture pressure control. Control is performed (step # 2). In this air-fuel mixture pressure control, the second fuel gas flow
このようにして、第1燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行うことで、第1燃料ガス流量調整弁8の開度が制御されるわけであるが、第1燃料ガスG1の発熱量の大幅な低下等により、その第1燃料ガス流量調整弁8の開度K1が開き側の開き設定開度Ka以上となると、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を、第1燃料ガス供給状態から混合燃料ガス供給状態へ切り換えるようにしている(ステップ#3のYesの場合、ステップ#4)。ここで、開き設定開度Kaについては、全開よりも手前の開度に予め設定することができ、例えば、開度90%に設定している。これにより、第1燃料ガスG1の発熱量が大幅に低下した場合等に、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行うことで、全開等、開き側の開き設定開度Ka以上の開度に第1燃料ガス流量調整弁8の開度K1を制御する前に、燃料ガス供給状態切換制御部H3が第1燃料ガス供給状態から混合燃料ガス供給状態への切換を行い、第1燃料ガス流量調整弁8の開度K1を制御するだけでは、混合気圧力を目標圧力にできなくなり、混合気Mの空気比が所望の空気比に維持できなくなるのを防止している。
In this way, when the first fuel gas supply state is switched, the mixture pressure control unit H2 performs the mixture pressure control, whereby the opening degree of the first fuel gas flow
このとき、燃料ガス供給状態切換制御部H3は、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を一旦中断させて、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を予め設定された第1燃料ガス用の混合燃料ガス目標開度(例えば、開度85%)とし、且つ、第2燃料ガス流量調整弁9の開度を予め設定された第2燃料ガス用の混合燃料ガス標開度(例えば、開度10%)とするように、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者の開度を制御して、ミキサー2に第1燃料ガスG1と第2燃料ガスG2との混合燃料ガスを供給する混合燃料ガス供給状態に切り換えている。そして、燃料ガス供給状態切換制御部H3が混合燃料ガス供給状態に切り換えることで、燃料ガスGを第1燃料ガスG1と第2燃料ガスG2との混合燃料ガスとして、その混合燃料ガスと燃焼用空気Aとの混合気Mをエンジン1に供給して燃焼させてエンジン1を運転させている。
At this time, the fuel gas supply state switching control unit H3 temporarily interrupts the mixture pressure control by the mixture pressure control unit H2, and the first fuel gas whose opening degree of the first fuel gas flow
燃料ガス供給状態切換制御部H3が混合燃料ガス供給状態への切換を行うと、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御の中断を解除して、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行う(ステップ#5)。この混合気圧力制御では、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を予め設定された固定用設定開度に固定させ、且つ、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力となるように第2燃料ガス流量調整弁9の開度を制御している。ここで、固定用設定開度については、例えば、第1燃料ガス用の混合燃料ガス目標開度と同一開度(例えば、開度85%)が設定されている。つまり、第1燃料ガスG1の流量については変化させることなく一定流量としている。そして、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力よりも小さい場合に、その混合気圧力と目標圧力との差に応じて、第2燃料ガス流量調整弁9の開度を閉じ側に制御している。逆に、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力よりも大きい場合に、その混合気圧力と目標圧力との差に応じて、第2燃料ガス流量調整弁9の開度を開き側に制御している。これにより、第1燃料ガスG1であるバイオガスを有効に活用しながら、その第1燃料ガスG1の発熱量が変化した場合でも第2燃料ガスG2である都市ガスの流量を制御することで、希薄混合気Mの空気比を所望の空気比に維持して、失火の発生や排ガス中のNOx濃度が高くなりすぎるという問題の発生を防止している。
When the fuel gas supply state switching control unit H3 switches to the mixed fuel gas supply state, the suspension of the mixture pressure control by the mixture pressure control unit H2 is released, and the mixture pressure control unit H2 controls the mixture pressure control. (Step # 5). In this mixture pressure control, the opening of the first fuel gas flow
上述の如く、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合には、例えば、第1燃料ガスG1の発熱量が増加する場合がある。この場合には、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行うことで、第2燃料ガス流量調整弁9の開度が閉じ側に制御されることになる。そこで、混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を行うことで、第2燃料ガス流量調整弁9の開度K2が閉じ側の閉じ設定開度Kb未満となると、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を、混合燃料ガス供給状態から第1燃料ガス供給状態へ切り換えるようにしている(ステップ#6のYesの場合、ステップ#1)。ここで、閉じ設定開度については、全閉よりも手前の開度に設定することができ、例えば、開度5%に設定している。これにより、第1燃料ガスG1の発熱量が増加した場合等に、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行うことで、全閉等、閉じ側の閉じ設定開度Kb未満の開度に第2燃料ガス流量調整弁9の開度K2を制御する前に、燃料ガス供給状態切換制御部H3が混合燃料ガス供給状態から第1燃料ガス供給状態への切換を行い、第2燃料ガス流量調整弁9の開度K2を制御するだけでは、混合気圧力を目標圧力にできなくなり、混合気Mの空気比が所望の空気比に維持できなくなるのを防止している。
As described above, when the supply state of the fuel gas G to the
このようにして、第1燃料ガス貯留部7に第1燃料ガスG1が貯留されている場合には、その第1燃料ガスG1を有効に活用してエンジン1を運転させることができながら、その第1燃料ガスG1の発熱量の変化が生じても、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、混合気圧力制御部H2による制御を行った状態での第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の開度情報に基づいて、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を、第1燃料ガス供給状態と前記混合燃料ガス供給状態との間で切り換えて、混合気Mの空気比を所望の空気比に維持してエンジン1を安定して運転できるようにしている。
In this way, when the first fuel gas G1 is stored in the first fuel
ちなみに、図2のフローチャートでは、第1燃料ガス貯留部7に第1燃料ガスG1が貯留されている場合について説明したが、例えば、第1燃料ガス貯留部7に第1燃料ガスG1が貯留されていない場合等には、燃料ガスGを、第2燃料ガスG2のみとして、エンジン1を運転させることもできる。
この場合は、例えば、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態について、第1燃料ガス流量調整弁8を閉状態とし且つ第2燃料ガス流量調整弁9を開状態として、ミキサー2に第2燃料ガスG2のみを供給する第2燃料ガス供給状態に切り換える。
Incidentally, in the flowchart of FIG. 2, the case where the first fuel gas G1 is stored in the first fuel
In this case, for example, the fuel gas supply state switching control unit H3 closes the first fuel gas flow
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、混合燃料ガス供給状態に切り換える場合に、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を一旦中断させて、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者の開度を混合燃料ガス用目標開度とするように第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者の開度を制御した後、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を行うようにしている。
これに代えて、燃料ガス供給状態切換制御部H3は、混合燃料ガス供給状態に切り換える場合に、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を予め定めた第1燃料ガス用の混合燃料ガス目標開度(例えば、開度85%)とするように第1燃料ガス流量調整弁8の開度を制御するとともに、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御により、混合気供給路3にてエンジン1に供給する混合気圧力が目標圧力となるように第2燃料ガス流量調整弁9の開度を制御するようにしてもよい。このように、ミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を混合気燃料ガス供給状態に切り換える場合には、第1燃料ガス流量調整弁8については、混合燃料ガス目標開度への開度制御を行い、それと同時に、第2燃料ガス流量調整弁9については、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を行うことができる。そして、混合気燃料ガス供給状態への切換を行うと、混合気圧力制御部H2が混合気圧力制御を行う。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, when the fuel gas supply state switching control unit H3 switches to the mixed fuel gas supply state, the mixture gas pressure control by the mixture gas pressure control unit H2 is temporarily interrupted, and the first fuel gas flow rate Both the first fuel gas flow
Instead, when the fuel gas supply state switching control unit H3 switches to the mixed fuel gas supply state, the first fuel gas flow
(2)上記実施形態では、第1燃料ガスG1をバイオガスとしているが、例えば、第1燃料ガスG1を炭鉱ガスとすることもできる。 (2) In the above embodiment, the first fuel gas G1 is a biogas. However, for example, the first fuel gas G1 can be a coal mine gas.
(3)上記実施形態では、燃料ガス供給状態切換制御部H3がミキサー2に対する燃料ガスGの供給状態を混合燃料ガス供給状態に切り換えた場合に、混合気圧力制御部H2が、混合気圧力制御として、第1燃料ガス流量調整弁8の開度を予め設定された固定用設定開度に固定させ、且つ、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力となるように第2燃料ガス流量調整弁9の開度を制御している。
これに代えて、例えば、混合気圧力制御部H2が、混合気圧力制御として、混合気圧力センサ11にて検出した混合気圧力が目標圧力となるように、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者の開度を制御することもできる。この場合には、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者の開度が変化するので、燃料ガス供給状態切換制御部H3が、混合気圧力制御部H2による混合気圧力制御を行うことで、第1燃料ガス流量調整弁8及び第2燃料ガス流量調整弁9の両者の開度が閉じ側の閉じ設定開度に達すると、混合燃料ガス供給状態から第1燃料ガス供給状態への切換を行う。このとき、第1燃料ガス流量調整弁8に対する閉じ設定開度と第2燃料ガス流量調整弁9に対する閉じ設定開度とを同一開度又は異なる開度に設定することができる。
(3) In the above embodiment, when the fuel gas supply state switching control unit H3 switches the supply state of the fuel gas G to the
Instead of this, for example, as the mixture pressure control, the mixture pressure control unit H2 controls the first fuel gas flow
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して混合気を生成するミキサーと、そのミキサーにて生成された混合気をエンジンに供給する混合気供給路とを備え、前記燃料ガスとして、第1発熱量を有する第1燃料ガス、又は、その第1発熱量よりも高い第2発熱量を有する第2燃料ガスと前記第1燃料ガスとを混合させた混合燃料ガスを用い、前記混合気供給路にて供給される混合気を燃焼させてエンジンを運転させ、コストの低減及び構成の簡素化を図りながら、燃料ガスの発熱量が大幅に変化しても、エンジンに供給する混合気の空気比を所望の空気比に維持でき、エンジンを安定して運転させることができる各種のエンジンシステムに適応可能である。 The present invention comprises a mixer that mixes fuel gas and combustion air to generate an air-fuel mixture, and an air-fuel mixture supply path that supplies the air-fuel mixture generated by the mixer to the engine, The first fuel gas having the first calorific value or the mixed fuel gas obtained by mixing the second fuel gas having the second calorific value higher than the first calorific value and the first fuel gas is used for the mixing. Even if the calorific value of the fuel gas changes drastically, the air-fuel mixture supplied to the engine is operated while the engine is operated by burning the air-fuel mixture supplied in the air supply path to reduce costs and simplify the configuration. The air ratio can be maintained at a desired air ratio and can be applied to various engine systems capable of operating the engine stably.
1 エンジン
2 ミキサー
3 混合気供給路
5 第1燃料ガス供給路
6 第2燃料ガス供給路
8 第1燃料ガス流量調整弁
9 第2燃料ガス流量調整弁
10 混合気流量調整弁
A 燃焼用空気
G 燃料ガス
G1 第1燃料ガス(バイオガス)
G2 第2燃料ガス(都市ガス)
H1 エンジン出力制御部
H2 混合気圧力制御部
H3 燃料ガス供給状態切換制御部
M 混合気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
G2 Second fuel gas (city gas)
H1 Engine output control unit H2 Mixture pressure control unit H3 Fuel gas supply state switching control unit M Mixture
Claims (5)
前記ミキサーとして、第1燃料ガス供給路にて供給する前記第1燃料ガス、又は、その第1燃料ガスと第2燃料ガス供給路にて供給する前記第2燃料ガスを混合させた混合燃料ガスと前記燃焼用空気とを混合させて混合気を生成する単一のミキサーが備えられ、
前記第1燃料ガス供給路に備えられて、前記ミキサーに供給する前記第1燃料ガスの流量を調整自在な第1燃料ガス流量調整弁と、
前記第2燃料ガス供給路に備えられて、前記ミキサーに供給する前記第2燃料ガスの流量を調整自在な第2燃料ガス流量調整弁と、
前記混合気供給路に備えられて、前記エンジンに供給する混合気の流量を調整自在な混合気流量調整弁と、
エンジン出力が目標出力となるように前記混合気流量調整弁の開度を制御するエンジン出力制御部と、
前記混合気供給路にて前記エンジンに供給する混合気圧力が目標圧力となるように前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の開度を制御する混合気圧力制御部と、
前記ミキサーに対する燃料ガスの供給状態について、前記第1燃料ガス流量調整弁を開状態とし且つ前記第2燃料ガス流量調整弁を閉状態として前記ミキサーに前記第1燃料ガスのみを供給する第1燃料ガス供給状態と、前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の両者を開状態として前記ミキサーに前記第1燃料ガスと前記第2燃料ガスとの混合燃料ガスを供給する混合燃料ガス供給状態との間で切換自在であり、且つ、前記混合気圧力制御部による制御を行った状態での前記第1燃料ガス流量調整弁及び前記第2燃料ガス流量調整弁の開度情報に基づいて、前記第1燃料ガス供給状態と前記混合燃料ガス供給状態との間での切換を行う燃料ガス供給状態切換制御部とを備えているエンジンシステム。 A mixer that mixes fuel gas and combustion air to generate an air-fuel mixture, and an air-fuel mixture supply passage that supplies the air-fuel mixture generated by the mixer to the engine, and the fuel gas has a first heating value. Or a mixed fuel gas in which a second fuel gas having a second calorific value higher than the first calorific value and the first fuel gas are mixed, and the mixed gas supply path is used. An engine system for operating an engine by burning an air-fuel mixture supplied
As the mixer, the first fuel gas supplied through the first fuel gas supply path, or the mixed fuel gas obtained by mixing the first fuel gas and the second fuel gas supplied through the second fuel gas supply path And a single mixer that mixes the combustion air with each other to generate an air-fuel mixture,
A first fuel gas flow rate adjusting valve provided in the first fuel gas supply path and capable of adjusting a flow rate of the first fuel gas supplied to the mixer;
A second fuel gas flow rate adjustment valve provided in the second fuel gas supply path and capable of adjusting a flow rate of the second fuel gas supplied to the mixer;
An air-fuel mixture flow adjustment valve provided in the air-fuel mixture supply path and capable of adjusting the flow rate of the air-fuel mixture supplied to the engine;
An engine output control unit that controls the opening of the mixture flow rate adjustment valve so that the engine output becomes a target output;
An air-fuel mixture pressure control unit that controls the opening degrees of the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve so that the air-fuel mixture pressure supplied to the engine in the air-fuel mixture supply path becomes a target pressure. When,
Regarding the supply state of the fuel gas to the mixer, the first fuel gas flow rate adjustment valve is opened and the second fuel gas flow rate adjustment valve is closed to supply only the first fuel gas to the mixer. The mixed fuel gas of the first fuel gas and the second fuel gas is supplied to the mixer with both the gas supply state and the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve opened. Opening degrees of the first fuel gas flow rate adjustment valve and the second fuel gas flow rate adjustment valve in a state that can be switched between the mixed fuel gas supply state and controlled by the mixed gas pressure control unit An engine system comprising: a fuel gas supply state switching control unit configured to switch between the first fuel gas supply state and the mixed fuel gas supply state based on information.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004293465A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Mazda Motor Corp | Device and method for supplying fuel gas |
JP2009030492A (en) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Toho Gas Co Ltd | Power generation system |
JP2009036111A (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Meidensha Corp | Fuel change over method and fuel change over device for gas engine |
-
2011
- 2011-08-29 JP JP2011186318A patent/JP5863342B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004293465A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Mazda Motor Corp | Device and method for supplying fuel gas |
JP2009030492A (en) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Toho Gas Co Ltd | Power generation system |
JP2009036111A (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Meidensha Corp | Fuel change over method and fuel change over device for gas engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7462695B2 (en) | 2022-03-30 | 2024-04-05 | 東邦瓦斯株式会社 | Gas Mixing Device |
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