JP2020056380A - Gas engine system - Google Patents

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Abstract

To avoid high-pressure gas being kept in a fuel supply pipe at engine stop.SOLUTION: A gas engine system 100 includes an engine 10, a fuel tank 51 for storing fuel gas, gas supply pipes 53, 55, 57 connected to the fuel tank, a shut-off valve 54 provided in the gas supply pipe, a pressure reducing valve 56 provided in the gas supply pipe downstream of the shut-off valve, a direct injection injector 22 provided in the gas supply pipe downstream of the pressure reducing valve for directly injecting the fuel gas to the engine, gas storage parts 62, 66 connected to the gas supply pipe downstream of the shut-off valve via a branch flow path 60, and an on-off valve 61 provided in the branch flow path.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、ガスエンジンシステムに関する。   The present disclosure relates to gas engine systems.

特許文献1には、天然ガスを燃料とした筒内直噴エンジンが開示されている。このエンジンは、燃料温度検出手段により各気筒の燃料温度を検出するとともに燃料圧力検出手段により燃料圧力を検出し、成層燃焼時に気筒間の燃料温度差が所定の許容範囲内にあるならば、燃料の平均温度と圧力とに基づいて噴射量および噴射時期を補正して燃料噴射制御を実施し、成層燃焼時に気筒間の燃料温度差が所定の許容範囲外であるならば、均質燃焼に切り替え、燃料の平均温度と圧力とに基づいて噴射量を補正して燃料噴射制御を実施する。   Patent Literature 1 discloses an in-cylinder direct injection engine using natural gas as a fuel. In this engine, the fuel temperature of each cylinder is detected by the fuel temperature detecting means and the fuel pressure is detected by the fuel pressure detecting means. If the fuel temperature difference between the cylinders is within a predetermined allowable range during stratified charge combustion, The fuel injection control is performed by correcting the injection amount and the injection timing based on the average temperature and the pressure of the fuel cell, and if the fuel temperature difference between the cylinders is out of the predetermined allowable range during the stratified combustion, switching to the homogeneous combustion is performed. The fuel injection control is performed by correcting the injection amount based on the average temperature and pressure of the fuel.

特開2005−240581号公報JP 2005-240581 A

ガスを燃料とするエンジンでは、燃料噴射弁を用いて高圧のガスを気筒に噴射するため、ガスタンクから燃料噴射弁までの間の燃料供給管が高圧で密閉されている。エンジンの停止時には、燃料供給管に高圧のガスが保持された状態となる。この場合、燃料噴射弁から各気筒内を介してガスが漏れるおそれがあるため、燃料供給管中のガスの圧力を下げることが好ましい。しかし、エンジン停止時における燃料供給管中のガスを外部に放出して圧力を下げることは、可燃性のガスについては、問題が大きい。こうした問題については、十分に検討されていなかった。   In an engine using gas as a fuel, a high-pressure gas is injected into a cylinder using a fuel injection valve. Therefore, a fuel supply pipe between the gas tank and the fuel injection valve is sealed at a high pressure. When the engine is stopped, high-pressure gas is held in the fuel supply pipe. In this case, since there is a possibility that gas leaks from the fuel injection valve through each cylinder, it is preferable to reduce the pressure of the gas in the fuel supply pipe. However, reducing the pressure by releasing the gas in the fuel supply pipe to the outside when the engine is stopped has a serious problem with combustible gas. These issues have not been fully considered.

本発明の一形態によれば、ガスエンジンシステム(100〜107)が提供される。このガスエンジンシステムは、エンジン(10)と、燃料ガスを貯蔵する燃料タンク(51)と、前記燃料タンクに接続されたガス供給管(53、55、57)と、前記ガス供給管に設けられた遮断弁(54)と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁(56)と、前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ(22)と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路(60)を介して接続されたガス貯蔵部(62、66)と、前記分岐流路に設けられた開閉弁(61)と、を備える。この形態によれば、ガス供給管中の高圧の燃料ガスの一部をガス貯蔵部に移動させることで、燃料ガスを外部に放出すること無くガス供給管中の燃料ガスの圧力を下げることができる。   According to one aspect of the present invention, a gas engine system (100-107) is provided. The gas engine system is provided in an engine (10), a fuel tank (51) for storing fuel gas, a gas supply pipe (53, 55, 57) connected to the fuel tank, and the gas supply pipe. A shutoff valve (54), a pressure reducing valve (56) provided downstream of the shutoff valve of the gas supply pipe, and a pressure reducing valve (56) provided downstream of the pressure reducing valve of the gas supply pipe. A direct injection injector (22) for directly injecting gas, a gas storage unit (62, 66) connected via a branch flow path (60) downstream of the shutoff valve of the gas supply pipe, and the branch An on-off valve (61) provided in the flow path. According to this aspect, by moving a part of the high-pressure fuel gas in the gas supply pipe to the gas storage unit, the pressure of the fuel gas in the gas supply pipe can be reduced without discharging the fuel gas to the outside. it can.

第1実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of a 1st embodiment. 第1実施形態のガスエンジンシステムのエンジン停止時の動作フローチャートである。4 is an operation flowchart of the gas engine system according to the first embodiment when the engine is stopped. 第1実施形態のガスエンジンシステムのエンジン始動時の動作フローチャートである。4 is an operation flowchart of the gas engine system according to the first embodiment when the engine is started. 第2実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of a 2nd embodiment. 第2実施形態のガスエンジンシステムのエンジン始動時の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart at the time of engine start of the gas engine system of 2nd Embodiment. 第3実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of a 3rd embodiment. 第4実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of a 4th embodiment. 第5実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of a 5th embodiment. 第5実施形態のガスエンジンシステムのエンジン始動時の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart at the time of engine start of the gas engine system of 5th Embodiment. 第6実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of a 6th embodiment. 第7実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of the gas engine system of a 7th embodiment. 第8実施形態のガスエンジンシステムの概略構成図である。It is a schematic structure figure of a gas engine system of an 8th embodiment.

・第1実施形態:
図1に示す第1実施形態のガスエンジンシステム100は、エンジン10と、空気供給系回路30と、燃料ガス供給系回路50と、排気系回路70と、制御部200と、を備える。
-1st Embodiment:
The gas engine system 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes an engine 10, an air supply system circuit 30, a fuel gas supply system circuit 50, an exhaust system circuit 70, and a control unit 200.

エンジン10は、燃料ガスを燃料とする内燃機関である。燃料ガスとして、天然ガス、LPガスなどの炭化水素ガスの他、水素等の使用が可能である。エンジン10は、シリンダブロック11と、ピストン12と、シリンダヘッド13と、コンロッド14と、クランクシャフト15と、吸気弁16と、吸気弁用カム17と、排気弁18と、排気弁用カム19と、カム角センサ20と、点火プラグ21と、直噴インジェクタ22と、ノックセンサ23と、水温センサ24と、クランク角センサ25と、を備える。   The engine 10 is an internal combustion engine using fuel gas as fuel. As the fuel gas, it is possible to use hydrogen and the like in addition to hydrocarbon gas such as natural gas and LP gas. The engine 10 includes a cylinder block 11, a piston 12, a cylinder head 13, a connecting rod 14, a crankshaft 15, an intake valve 16, an intake valve cam 17, an exhaust valve 18, and an exhaust valve cam 19. , A cam angle sensor 20, a spark plug 21, a direct injection injector 22, a knock sensor 23, a water temperature sensor 24, and a crank angle sensor 25.

シリンダブロック11は、鋳鉄、アルミニウム、あるいは、アルミニウム合金などの金属で形成され、内壁が円筒形である部材である。ピストン12は、シリンダブロック11内で往復運動可能に設けられている。ピストン12は、コンロッド14によりクランクシャフト15に接続されている。この構成により、ピストン12の往復運動を回転運動に変換する。また、クランクシャフト15の回転運動を、ピストン12の往復運動に変換する。シリンダヘッド13は、鋳鉄、アルミニウム、あるいは、アルミニウム合金などの金属で形成され、シリンダブロック11の開口端を塞ぐように設けられている。燃料ガスを燃焼させるための部屋である燃焼室26は、シリンダブロック11の内壁と、シリンダヘッド13と、ピストン12と、に囲まれて形成されている。   The cylinder block 11 is a member formed of a metal such as cast iron, aluminum, or an aluminum alloy and having a cylindrical inner wall. The piston 12 is provided so as to be able to reciprocate within the cylinder block 11. The piston 12 is connected to a crankshaft 15 by a connecting rod 14. With this configuration, the reciprocating motion of the piston 12 is converted into a rotary motion. Further, the rotational motion of the crankshaft 15 is converted into a reciprocating motion of the piston 12. The cylinder head 13 is made of a metal such as cast iron, aluminum, or an aluminum alloy, and is provided so as to close the open end of the cylinder block 11. A combustion chamber 26 for burning the fuel gas is formed by being surrounded by the inner wall of the cylinder block 11, the cylinder head 13, and the piston 12.

シリンダヘッド13には、吸気管34と排気管71が接続されている。吸気管34は、燃焼室26に空気を供給するための流路であり、吸気管34と燃焼室26との間には、吸気弁16が設けられている。吸気弁16は、クランクシャフト15の回転に同期して回転する吸気弁用カム17により、所定のタイミングで開閉する。排気管71は、燃焼室26での燃料ガスの燃焼で生じた排ガスを排出するための流路であり、排気管71と燃焼室26との間には、排気弁18が設けられている。排気弁18は、クランクシャフト15の回転に同期して回転する排気弁用カム19により、所定のタイミングで開閉する。クランクシャフト15と、吸気弁用カム17、排気弁用カム19との同期は、例えば、タイミングベルト、タイミングチェーン、ギアを用いて行われる。吸気弁用カム17には、カム角センサ20が設けられており、吸気弁用カム17の位置を検出する。   An intake pipe 34 and an exhaust pipe 71 are connected to the cylinder head 13. The intake pipe 34 is a flow path for supplying air to the combustion chamber 26, and the intake valve 16 is provided between the intake pipe 34 and the combustion chamber 26. The intake valve 16 is opened and closed at a predetermined timing by an intake valve cam 17 that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft 15. The exhaust pipe 71 is a flow path for discharging exhaust gas generated by combustion of the fuel gas in the combustion chamber 26, and the exhaust valve 18 is provided between the exhaust pipe 71 and the combustion chamber 26. The exhaust valve 18 is opened and closed at a predetermined timing by an exhaust valve cam 19 that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft 15. Synchronization of the crankshaft 15, the intake valve cam 17, and the exhaust valve cam 19 is performed using, for example, a timing belt, a timing chain, and a gear. The cam 17 for the intake valve is provided with a cam angle sensor 20 for detecting the position of the cam 17 for the intake valve.

直噴インジェクタ22は、シリンダブロック11の吸気弁16側に配置されている。直噴インジェクタ22は、所定のタイミングで燃焼室26に燃料ガスを直接噴射する。点火プラグ21は、シリンダヘッド13の吸気弁16と排気弁18の間に配置されており、カム角センサ20が検出した吸気弁用カム17の回転に同期した所定のタイミングで燃焼室26内の燃料ガスに点火する。   The direct injection injector 22 is disposed on the intake valve 16 side of the cylinder block 11. The direct injector 22 directly injects fuel gas into the combustion chamber 26 at a predetermined timing. The ignition plug 21 is disposed between the intake valve 16 and the exhaust valve 18 of the cylinder head 13, and is provided in the combustion chamber 26 at a predetermined timing synchronized with the rotation of the intake valve cam 17 detected by the cam angle sensor 20. Ignite fuel gas.

ノックセンサ23は、エンジン10のノッキングを検知する。ノッキングが検知された場合には、例えば、制御部200は、点火プラグ21による点火のタイミングをカム角センサ20が検出した吸気弁用カム17の回転に同期したタイミングよりも遅らせる。   Knock sensor 23 detects knocking of engine 10. When knocking is detected, for example, the control unit 200 delays the timing of ignition by the spark plug 21 from the timing synchronized with the rotation of the intake valve cam 17 detected by the cam angle sensor 20.

空気供給系回路30は、空気をエンジン10に供給する回路であり、エアフィルター31と、流量計32と、スロットル弁33と、吸気管34とを備える。吸気管34は、エンジン10に接続され、エンジン10に空気を供給する。エアフィルター31は、空気中の塵や埃を除去する。流量計32は、空気の流量を測定する。スロットル弁33は、アクセルペダル(図示せず)の踏込量に応じて開度を変えて空気の流量を制御する。   The air supply system circuit 30 is a circuit that supplies air to the engine 10 and includes an air filter 31, a flow meter 32, a throttle valve 33, and an intake pipe. The intake pipe 34 is connected to the engine 10 and supplies air to the engine 10. The air filter 31 removes dust and dirt from the air. The flow meter 32 measures the flow rate of air. The throttle valve 33 controls the air flow rate by changing the opening degree in accordance with the depression amount of an accelerator pedal (not shown).

燃料ガス供給系回路50は、燃料ガスをエンジン10に供給する回路であり、ガスタンク51(ガスボンベとも呼ぶ。)と、主止弁52と、第1ガス供給管53と、遮断弁54と、第2ガス供給管55と、減圧弁56(「調圧弁56」とも呼ぶ。)と、第3ガス供給管57と、分岐流路60と、開閉弁61と、サブタンク62と、ポートインジェクタ63と、を備える。ガスタンク51は、燃料ガスを貯蔵する。ガスタンク51には、主止弁52が接続されている。主止弁52は、ガスタンク51から第1ガス供給管53への燃料ガスの供給をオン・オフする弁である。主止弁52の下流には、第1ガス供給管53を介して遮断弁54が設けられている。第1ガス供給管53には、第1圧力センサ58が設けられている。主止弁52は、電磁弁、油圧で動作する弁のいずれであってもよい。   The fuel gas supply system circuit 50 is a circuit that supplies fuel gas to the engine 10 and includes a gas tank 51 (also referred to as a gas cylinder), a main stop valve 52, a first gas supply pipe 53, a shutoff valve 54, A second gas supply pipe 55, a pressure reducing valve 56 (also referred to as a “pressure regulating valve 56”), a third gas supply pipe 57, a branch flow path 60, an on-off valve 61, a sub tank 62, a port injector 63, Is provided. The gas tank 51 stores fuel gas. A main stop valve 52 is connected to the gas tank 51. The main stop valve 52 is a valve for turning on / off the supply of the fuel gas from the gas tank 51 to the first gas supply pipe 53. A shutoff valve 54 is provided downstream of the main stop valve 52 via a first gas supply pipe 53. The first gas supply pipe 53 is provided with a first pressure sensor 58. The main stop valve 52 may be any of an electromagnetic valve and a valve operated by hydraulic pressure.

遮断弁54の下流には、第2ガス供給管55を介して減圧弁56が設けられている。遮断弁54は、制御部200からの指示により第1ガス供給管53から第2ガス供給管55への燃料ガスの供給をオン・オフする電磁弁である。遮断弁54は、電磁弁の他、油圧で動作する弁であってもよい。主止弁52と、遮断弁54は、いずれか一方のみ備える構成であってもよい。   Downstream of the shutoff valve 54, a pressure reducing valve 56 is provided via a second gas supply pipe 55. The shutoff valve 54 is an electromagnetic valve that turns on / off the supply of the fuel gas from the first gas supply pipe 53 to the second gas supply pipe 55 in accordance with an instruction from the control unit 200. The shut-off valve 54 may be a valve that operates by hydraulic pressure in addition to the electromagnetic valve. The main stop valve 52 and the shutoff valve 54 may be configured to include only one of them.

減圧弁56の下流には、第3ガス供給管57が設けられている。減圧弁56は、第2ガス供給管55の高圧の燃料ガスを減圧して第3ガス供給管57に供給する。第3ガス供給管57には、第2圧力センサ59が設けられている。第3ガス供給管の下流には、直噴インジェクタ22が接続されている。燃料ガスは、直噴インジェクタ22を介してエンジン10に供給される。   Downstream of the pressure reducing valve 56, a third gas supply pipe 57 is provided. The pressure reducing valve 56 reduces the pressure of the high-pressure fuel gas in the second gas supply pipe 55 and supplies it to the third gas supply pipe 57. The third gas supply pipe 57 is provided with a second pressure sensor 59. A direct injection injector 22 is connected downstream of the third gas supply pipe. The fuel gas is supplied to the engine 10 via the direct injector 22.

第3ガス供給管57には、分岐流路60を介してガス貯蔵部であるサブタンク62が接続されている。サブタンク62の容積Vは、ガスエンジンシステム100の停止中における第3ガス供給管57の圧力Ptarをどの程度にするかにより決められる。ガスエンジンシステム100の運転中における第3ガス供給管57の圧力(「燃圧」とも呼ぶ。)をP3、第3ガス供給管57の容積をV3とすると、例えば、
V=(P3/Ptar)×V3
を満たすように決められる。
A sub-tank 62 serving as a gas storage unit is connected to the third gas supply pipe 57 via a branch channel 60. The volume V of the sub-tank 62 is determined by the pressure Ptar of the third gas supply pipe 57 when the gas engine system 100 is stopped. Assuming that the pressure (also referred to as “fuel pressure”) of the third gas supply pipe 57 during operation of the gas engine system 100 is P3 and the volume of the third gas supply pipe 57 is V3, for example,
V = (P3 / Ptar) × V3
Is determined to satisfy.

分岐流路60には、制御部200からの指示により開閉する電磁弁である開閉弁61が設けられている。開閉弁61が閉弁した状態では、第3ガス供給管57中の燃料ガスは、サブタンク62に流入しない。開閉弁61が開弁すると、第3ガス供給管57中の燃料ガスは、サブタンク62に流入し、貯蔵される。   The branch flow path 60 is provided with an on-off valve 61 that is an electromagnetic valve that opens and closes according to an instruction from the control unit 200. When the on-off valve 61 is closed, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 does not flow into the sub tank 62. When the on-off valve 61 opens, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 flows into the sub tank 62 and is stored.

サブタンク62には、調量弁であるポートインジェクタ63が接続されており、ポートインジェクタ63は、吸気管34に接続されている。サブタンク62に貯蔵された燃料ガスは、ポートインジェクタ63によって吸気管34に噴射されることにより使用される。吸気管34への燃料ガスの噴射によってサブタンク62内の燃料ガスが消費されると、やがてサブタンク62内の圧力は、大気圧まで下がる。サブタンク62には、第3圧力センサ64が設けられている。   A port injector 63 as a metering valve is connected to the sub tank 62, and the port injector 63 is connected to the intake pipe 34. The fuel gas stored in the sub tank 62 is used by being injected into the intake pipe 34 by the port injector 63. When the fuel gas in the sub-tank 62 is consumed by the injection of the fuel gas into the intake pipe 34, the pressure in the sub-tank 62 eventually decreases to the atmospheric pressure. The sub-tank 62 is provided with a third pressure sensor 64.

排気系回路70は、排気管71と、NOxセンサ72と、浄化装置73とを備える。NOxセンサ72は、排ガス中の窒素酸化物等の濃度を検知する。浄化装置73は、排ガス中の窒素酸化物等を燃料ガス中の水素を用いて還元等し、浄化する。本実施形態では、NOxセンサ72を、浄化装置73の上流側に設けているが、浄化装置73の下流側に設けてもよい。また、浄化装置73の上流側と下流側の両方に設けても良い。NOxセンサ72を浄化装置73の上流側に設ければ、制御部200は、浄化装置73でどれだけの量の窒素酸化物等を浄化すれば良いかわかる。一方、NOxセンサ72を浄化装置73の下流側に設ければ、浄化装置73で浄化できなかった窒素酸化物等の量がわかる。したがって、制御部200は、NOxセンサ72の測定値から、直噴インジェクタ22やポートインジェクタ63からの燃料ガスの噴射量を調整できる。   The exhaust system circuit 70 includes an exhaust pipe 71, a NOx sensor 72, and a purifying device 73. The NOx sensor 72 detects the concentration of nitrogen oxides or the like in the exhaust gas. The purifying device 73 purifies by reducing and reducing nitrogen oxides and the like in the exhaust gas using hydrogen in the fuel gas. In the present embodiment, the NOx sensor 72 is provided on the upstream side of the purification device 73, but may be provided on the downstream side of the purification device 73. Further, it may be provided on both the upstream side and the downstream side of the purification device 73. If the NOx sensor 72 is provided on the upstream side of the purifier 73, the control unit 200 can know how much nitrogen oxides and the like should be purified by the purifier 73. On the other hand, if the NOx sensor 72 is provided downstream of the purification device 73, the amount of nitrogen oxides and the like that could not be purified by the purification device 73 can be determined. Therefore, the control unit 200 can adjust the injection amount of the fuel gas from the direct injector 22 or the port injector 63 from the measurement value of the NOx sensor 72.

制御部200は、ガスエンジンシステム100を制御する。制御部200には、イグニッションスイッチ210(図1では「IGSW210」と記載)が接続されている。イグニッションスイッチ210は、制御部200を介して、ガスエンジンシステム100を起動し、停止させるスイッチである。   The control unit 200 controls the gas engine system 100. An ignition switch 210 (described as “IGSW 210” in FIG. 1) is connected to the control unit 200. The ignition switch 210 is a switch that starts and stops the gas engine system 100 via the control unit 200.

イグニッションスイッチ210がオンのとき、すなわち、ガスエンジンシステム100が起動しているときには、主止弁52と、遮断弁54は、いずれも開弁状態であり、開閉弁61は閉弁状態である。この状態では、燃料タンク51中の燃料ガスは、主止弁52、第1ガス供給管53、遮断弁54、第2ガス供給管55、減圧弁56、第3ガス供給管57、直噴インジェクタ22を介してエンジン10に供給されている。制御部200は、適切なタイミングで直噴インジェクタ22に対して燃料ガスをエンジン10の燃焼室26に噴射させ、点火プラグ21により、燃焼室26中の燃料ガスを点火し、エンジン10を動作させ、出力を得る。   When the ignition switch 210 is on, that is, when the gas engine system 100 is activated, the main stop valve 52 and the shutoff valve 54 are both open, and the on-off valve 61 is closed. In this state, the fuel gas in the fuel tank 51 is supplied to the main stop valve 52, the first gas supply pipe 53, the shutoff valve 54, the second gas supply pipe 55, the pressure reducing valve 56, the third gas supply pipe 57, the direct injector The power is supplied to the engine 10 via the power supply 22. The control unit 200 causes the direct injector 22 to inject fuel gas into the combustion chamber 26 of the engine 10 at an appropriate timing, ignites the fuel gas in the combustion chamber 26 with the spark plug 21, and operates the engine 10. And get the output.

図2を用いてイグニッションスイッチ210がオフにされた後の制御部200が行う処理を説明する。図2で説明する処理は、第3ガス供給管57中の比較的高圧の燃料ガスをサブタンク62に移動させて、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させる処理である。   The process performed by the control unit 200 after the ignition switch 210 is turned off will be described with reference to FIG. The process described with reference to FIG. 2 is a process of moving the relatively high-pressure fuel gas in the third gas supply pipe 57 to the sub-tank 62 to reduce the pressure in the third gas supply pipe 57.

制御部200は、ステップS100でイグニッションスイッチ210がオフにされたことを検知すると、ステップS110に移行し、主止弁52および遮断弁54を閉弁する。この状態で、第3ガス供給管57の中の圧力は、保たれる。   When detecting that the ignition switch 210 has been turned off in step S100, the control unit 200 proceeds to step S110 and closes the main stop valve 52 and the shutoff valve 54. In this state, the pressure in the third gas supply pipe 57 is maintained.

ステップS120では、制御部200は、遮断弁54が閉弁したか否かを検知し、遮断弁54が閉弁するまでの間、ステップS130に移行して、エンジン10の動作を継続し、その後、ステップS110に戻る。遮断弁54が閉弁している場合には、制御部200は、処理をステップS140に移行し、開閉弁61を開弁する。開閉弁61を開弁する前の第3ガス供給管57中の燃料ガスの圧力は、サブタンク62の中の圧力よりも高い。そのため、第3ガス供給管57中の燃料ガスは、分岐流路を通ってサブタンク62に移動する。また、第3ガス供給管57側の圧力が低下するので、減圧弁56は開弁方向に動き、第2ガス供給管55の燃料ガスは、第3ガス供給管57に移動し、さらに、サブタンク62に移動する。   In step S120, the control unit 200 detects whether or not the shutoff valve 54 is closed, and proceeds to step S130 until the shutoff valve 54 is closed, and continues the operation of the engine 10, and thereafter, Then, the process returns to step S110. When the shutoff valve 54 is closed, the control unit 200 shifts the processing to step S140 and opens the on-off valve 61. The pressure of the fuel gas in the third gas supply pipe 57 before opening the on-off valve 61 is higher than the pressure in the sub tank 62. Therefore, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 moves to the sub tank 62 through the branch flow path. Further, since the pressure on the third gas supply pipe 57 side decreases, the pressure reducing valve 56 moves in the valve opening direction, the fuel gas in the second gas supply pipe 55 moves to the third gas supply pipe 57, and further the sub tank Go to 62.

ステップS150では、制御部200は、減圧弁56の下流の第3ガス供給管57の中の圧力が目標圧力以下となり、かつ、サブタンク62の中の圧力が目標圧力以下となっているか否かを判断する。目標圧力は、例えば大気圧あるいは大気圧よりも少し高い圧力である。第3ガス供給管57の中の圧力やサブタンク62の中の圧力は、第2圧力センサ59および第3圧力センサ64により取得可能である。第3ガス供給管57の中の圧力とサブタンク62の中の圧力のいずれもが目標圧力以下となっている場合には、制御部200は、処理をステップS160に移行する。ステップS160では、制御部200は、エンジン10および直噴インジェクタ22からの燃料ガスの噴射を停止し、開閉弁61を閉弁する。第3ガス供給管57の中の圧力とサブタンク62の中の圧力のいずれかの圧力が目標圧力よりも大きい場合には、制御部200は、処理をステップS170に移行する。ステップS170では、制御部200は、エンジン10の運転および直噴インジェクタ22からの燃料ガスの噴射を数回実行することで、エンジン10で燃料ガスを消費させ、第3ガス供給管57の中の圧力とサブタンク62の中の圧力を低下させる。ステップS130では、遮断弁54が開弁している場合には、燃料ガスが供給されるため、その燃料ガスをエンジン10で消費するのに対し、ステップS170では、遮断弁54の閉弁後に、第3ガス供給管57の中の圧力とサブタンク62の中の圧力を低下させるためにエンジンを運転させる点で異なっている。ステップS180では、制御部200は、ステップS170を所定回数実行したか否かを判断する。所定回数実行している場合には、ステップS190に処理を移行し、故障判定を行い、エンジン10および直噴インジェクタ22の駆動を停止する。一方、まだ所定回数実行していない場合には、制御部200は、処理をステップS140に戻す。ステップS170、S180を実行する場合は、第3ガス供給管57の中の圧力とサブタンク62の中の圧力が低下しない場合である。ステップS170を所定回数実行しても、第3ガス供給管57の中の圧力とサブタンク62の中の圧力が低下しない場合には、いずれかに故障があると判断されるため、エンジン10および直噴インジェクタを停止する。   In step S150, the control unit 200 determines whether the pressure in the third gas supply pipe 57 downstream of the pressure reducing valve 56 is equal to or lower than the target pressure, and whether the pressure in the sub tank 62 is equal to or lower than the target pressure. to decide. The target pressure is, for example, the atmospheric pressure or a pressure slightly higher than the atmospheric pressure. The pressure in the third gas supply pipe 57 and the pressure in the sub tank 62 can be acquired by the second pressure sensor 59 and the third pressure sensor 64. When both the pressure in the third gas supply pipe 57 and the pressure in the sub tank 62 are lower than the target pressure, the control unit 200 shifts the processing to step S160. In step S160, control unit 200 stops the injection of fuel gas from engine 10 and direct injector 22 and closes on-off valve 61. If any one of the pressure in the third gas supply pipe 57 and the pressure in the sub tank 62 is higher than the target pressure, the control unit 200 shifts the processing to step S170. In step S170, the control unit 200 causes the engine 10 to consume the fuel gas by executing the operation of the engine 10 and the injection of the fuel gas from the direct injection injector 22 several times. The pressure and the pressure in the sub tank 62 are reduced. In step S130, when the shut-off valve 54 is open, the fuel gas is supplied, and the fuel gas is consumed by the engine 10, whereas in step S170, after the shut-off valve 54 is closed, The difference is that the engine is operated to reduce the pressure in the third gas supply pipe 57 and the pressure in the sub tank 62. In step S180, control unit 200 determines whether step S170 has been executed a predetermined number of times. If it has been executed a predetermined number of times, the process proceeds to step S190, a failure determination is made, and the driving of the engine 10 and the direct injection injector 22 is stopped. On the other hand, if the process has not been performed a predetermined number of times, control unit 200 returns the process to step S140. Steps S170 and S180 are executed when the pressure in the third gas supply pipe 57 and the pressure in the sub tank 62 do not decrease. If the pressure in the third gas supply pipe 57 and the pressure in the sub-tank 62 do not decrease even after executing step S170 a predetermined number of times, it is determined that there is a failure in either of them, so that the engine 10 and the direct Stop the injector.

図3を用いてイグニッションスイッチ210がオンにされた後の制御部200の制御を説明する。図3で説明する処理は、サブタンク62の燃料ガスをエンジン10に消費させる処理である。   The control of the control unit 200 after the ignition switch 210 is turned on will be described with reference to FIG. The process described in FIG. 3 is a process of causing the engine 10 to consume the fuel gas in the sub tank 62.

イグニッションスイッチ210がオフの状態では、主止弁52、遮断弁54は閉弁状態であり、開閉弁61も閉弁状態である。制御部200は、ステップS200でイグニッションスイッチ210がオンにされたことを検知すると、ステップS210に移行し、主止弁52と、遮断弁54を開弁する。これにより、ガスタンク51から燃料ガスが供給され、第2ガス供給管55の圧力が上昇し、さらに、減圧弁56下流の第3ガス供給管57の圧力が上昇する。   When the ignition switch 210 is off, the main stop valve 52 and the shutoff valve 54 are closed, and the on-off valve 61 is also closed. When detecting that the ignition switch 210 has been turned on in step S200, the control unit 200 proceeds to step S210 and opens the main stop valve 52 and the shutoff valve 54. As a result, the fuel gas is supplied from the gas tank 51, the pressure of the second gas supply pipe 55 increases, and the pressure of the third gas supply pipe 57 downstream of the pressure reducing valve 56 also increases.

ステップS220では、制御部200は、減圧弁56下流の第3ガス供給管57の圧力が目標圧以上となったか否かを判断する。制御部200は、第3ガス供給管57の圧力が目標圧以上の場合には、処理をステップS240に移行し、目標圧未満の場合には、処理をステップS230に移行する。   In step S220, control unit 200 determines whether or not the pressure of third gas supply pipe 57 downstream of pressure reducing valve 56 has become equal to or higher than the target pressure. Control unit 200 shifts the processing to step S240 when the pressure of third gas supply pipe 57 is equal to or higher than the target pressure, and shifts the processing to step S230 when the pressure is lower than the target pressure.

ステップS230では、制御部200は、エンジン10の停止状態、すなわち、エンジン10のピストン12を動作させず、点火プラグ21も着火しない状態を維持し、直噴インジェクタ22の停止状態、すなわち、直噴インジェクタ22から燃料ガスを噴射しない状態を維持する。その後、制御部200は、処理をステップS210に戻す。   In step S230, the control unit 200 maintains the stopped state of the engine 10, that is, the state where the piston 12 of the engine 10 is not operated and the ignition plug 21 is not ignited, and the stopped state of the direct injection injector 22, that is, the direct injection. The state where the fuel gas is not injected from the injector 22 is maintained. Thereafter, control unit 200 returns the process to step S210.

ステップS240では、制御部200は、サブタンク62内の圧力が第1閾値よりも大きいか否かを判断し、大きい場合には、処理をステップS250に移行し、以下の場合には、処理をステップS260に移行する。第1閾値は、大気圧以上、ガスエンジンシステム100の運転中における第3ガス供給管57の圧力未満の任意の値に設定できる。第1閾値は、大気圧、例えば1013hPa、あるいは、大気圧よりも少し高い圧力、例えば1100hPaであってもよい。   In step S240, control unit 200 determines whether or not the pressure in sub-tank 62 is greater than a first threshold, and if so, shifts the process to step S250. The process moves to S260. The first threshold value can be set to any value equal to or higher than the atmospheric pressure and lower than the pressure of the third gas supply pipe 57 during the operation of the gas engine system 100. The first threshold value may be an atmospheric pressure, for example, 1013 hPa, or a pressure slightly higher than the atmospheric pressure, for example, 1100 hPa.

ステップS250では、制御部200は、エンジン10を始動すると共に、直噴インジェクタ22を駆動し、第3ガス供給管57からエンジン10の燃焼室26に燃料ガスを噴射させる。また、ポートインジェクタ63を駆動し、サブタンク62から吸気管34に燃料ガスを噴射させる。これにより、サブタンク62内の燃料ガスを減少させて、サブタンク62内の圧力を下げる。なお、このとき、ポートインジェクタ63から燃料ガスを噴射する分だけ直噴インジェクタ22から噴射する燃料ガスを少なくしても良い。吸気管34に供給された燃料ガスは、エンジン10により消費される。その後、制御部は、処理をステップS240に戻す。   In step S250, control unit 200 starts engine 10 and drives direct injector 22 to inject fuel gas from third gas supply pipe 57 into combustion chamber 26 of engine 10. Further, the port injector 63 is driven to inject fuel gas from the sub tank 62 to the intake pipe 34. Thereby, the fuel gas in the sub tank 62 is reduced, and the pressure in the sub tank 62 is reduced. At this time, the fuel gas injected from the direct injector 22 may be reduced by the amount of the fuel gas injected from the port injector 63. The fuel gas supplied to the intake pipe 34 is consumed by the engine 10. Thereafter, the control unit returns the process to step S240.

ステップS260では、制御部200は、エンジン10を始動すると共に、直噴インジェクタ22を駆動し、第3ガス供給管57からエンジン10の燃焼室26に燃料ガスを噴射させる。なお、処理がステップS250を経由し、すでにエンジン10を始動している場合には、エンジン10の運転を継続する。また、ステップS260では、制御部200は、ポートインジェクタ63を停止する。   In step S260, control unit 200 starts engine 10 and drives direct injector 22 to inject fuel gas from third gas supply pipe 57 into combustion chamber 26 of engine 10. In addition, when the process has passed through step S250 and the engine 10 has already been started, the operation of the engine 10 is continued. In step S260, control unit 200 stops port injector 63.

以上、第1実施形態のガスエンジンシステム100によれば、遮断弁54よりも下流の第3ガス供給管57において、分岐流路60を介して接続されたガス貯蔵部であるサブタンク62と、分岐流路60に設けられた開閉弁61とを備えている。そのため、ガスエンジンシステム100の停止時に、制御部200が開閉弁61を開弁することで、第3ガス供給管57の燃料ガスをサブタンク62に移動させることができる。その結果、ガスエンジンシステム100の停止中において、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させることができる。   As described above, according to the gas engine system 100 of the first embodiment, in the third gas supply pipe 57 downstream of the shut-off valve 54, the sub-tank 62, which is a gas storage unit connected via the branch flow path 60, An opening / closing valve 61 provided in the flow path 60. Therefore, when the gas engine system 100 is stopped, the control unit 200 opens the on-off valve 61 so that the fuel gas in the third gas supply pipe 57 can be moved to the sub tank 62. As a result, the pressure in the third gas supply pipe 57 can be reduced while the gas engine system 100 is stopped.

第1実施形態のガスエンジンシステム100によれば、サブタンク62に移動され貯蔵された燃料ガスは、イグニッションスイッチ210がオンされガスエンジンシステム100が起動するときに、燃料ガスを消費する消費部であるエンジン10により消費され、エンジン10の駆動に用いられる。したがって、燃料ガスを有効に使用できる。   According to the gas engine system 100 of the first embodiment, the fuel gas moved and stored in the sub-tank 62 is a consuming unit that consumes the fuel gas when the ignition switch 210 is turned on and the gas engine system 100 is started. It is consumed by the engine 10 and used for driving the engine 10. Therefore, fuel gas can be used effectively.

・第2実施形態:
図4に示す第2実施形態のガスエンジンシステム101は、ポートインジェクタ63の代わりに燃料ガスを排気管71に噴射する調量弁である排気インジェクタ65を備え、排気インジェクタ65が排気管71に接続されている点で、第1実施形態のガスエンジンシステム100と、異なっているが、他の構成は同じである。第1実施形態のガスエンジンシステム100では、ガス貯蔵部であるサブタンク62に貯蔵された燃料ガスを吸気管34に噴射してエンジン10の燃焼で消費するのに対し、第2実施形態のガスエンジンシステム101では、ガス貯蔵部であるサブタンク62の中の燃料ガスを排気管71に噴射し、浄化装置73で行われる浄化に用いて消費する。
-2nd Embodiment:
The gas engine system 101 according to the second embodiment shown in FIG. 4 includes an exhaust injector 65 which is a metering valve for injecting fuel gas into the exhaust pipe 71 instead of the port injector 63, and the exhaust injector 65 is connected to the exhaust pipe 71. Although the configuration is different from the gas engine system 100 of the first embodiment in that it is performed, the other configuration is the same. In the gas engine system 100 according to the first embodiment, the fuel gas stored in the sub tank 62 serving as a gas storage unit is injected into the intake pipe 34 and consumed by combustion of the engine 10, whereas the gas engine according to the second embodiment is used. In the system 101, the fuel gas in the sub tank 62, which is a gas storage unit, is injected into the exhaust pipe 71 and consumed for purification performed by the purification device 73.

イグニッションスイッチ210がオフにされた後の制御部200が行う処理は、第1実施形態における処理と変わらないので、イグニッションスイッチ210がオンにされた後の制御部200が行う処理について、図5を用いて説明する。なお、ステップS230までの処理は、図3で説明した処理と同じであるため、説明を省略する。   Since the processing performed by the control unit 200 after the ignition switch 210 is turned off is not different from the processing in the first embodiment, the processing performed by the control unit 200 after the ignition switch 210 is turned on will be described with reference to FIG. It will be described using FIG. Note that the processing up to step S230 is the same as the processing described with reference to FIG.

ステップS240では、制御部200は、サブタンク62内の圧力が第1閾値よりも大きいか否かを判断する。制御部200は、サブタンク62内の圧力が第1閾値よりも大きい場合には、ステップS255に移行し、大きくない場合には、ステップS265に移行する。同様に、第1閾値は、大気圧以上、ガスエンジンシステム100の運転中における第3ガス供給管57の圧力未満の任意の値に設定できる。第1閾値は、大気圧、例えば1013hPa、あるいは、大気圧よりも少し高い圧力、例えば1100hPaであってもよい。   In step S240, control unit 200 determines whether or not the pressure in sub tank 62 is greater than a first threshold. If the pressure in sub tank 62 is higher than the first threshold, control unit 200 proceeds to step S255, and if not, proceeds to step S265. Similarly, the first threshold can be set to any value equal to or higher than the atmospheric pressure and lower than the pressure of the third gas supply pipe 57 during the operation of the gas engine system 100. The first threshold value may be an atmospheric pressure, for example, 1013 hPa, or a pressure slightly higher than the atmospheric pressure, for example, 1100 hPa.

ステップS255では、制御部200は、エンジン10を始動すると共に、直噴インジェクタ22を駆動し、第3ガス供給管57からエンジン10の燃焼室26に燃料ガスを噴射させる。また、排気インジェクタ65を駆動し、サブタンク62から排気管71に燃料ガスを噴射させる。これにより、サブタンク62内の燃料ガスを排気管71に排出し、サブタンク62内の圧力を下げる。排気管71に排出された燃料ガスは、排ガスを浄化するために用いられて消費される。その後、制御部200は、処理をステップS240に戻す。   In step S255, control unit 200 starts engine 10 and drives direct injector 22 to inject fuel gas from third gas supply pipe 57 into combustion chamber 26 of engine 10. Further, the exhaust injector 65 is driven to inject fuel gas from the sub tank 62 to the exhaust pipe 71. Thereby, the fuel gas in the sub tank 62 is discharged to the exhaust pipe 71, and the pressure in the sub tank 62 is reduced. The fuel gas discharged to the exhaust pipe 71 is used for purifying the exhaust gas and consumed. Thereafter, control unit 200 returns the process to step S240.

ステップS265では、制御部200は、エンジン10を始動すると共に、直噴インジェクタ22を駆動し、第3ガス供給管57からエンジン10の燃焼室26に燃料ガスを噴射させる。なお、ステップS255を経由し、すでにエンジン10を始動している場合には、制御部200は、エンジン10の運転を継続する。また、制御部200は、排気インジェクタ65を停止する。   In step S265, control unit 200 starts engine 10 and drives direct injector 22 to inject fuel gas from third gas supply pipe 57 into combustion chamber 26 of engine 10. If the engine 10 has already been started via step S255, the control unit 200 continues the operation of the engine 10. Further, the control unit 200 stops the exhaust injector 65.

以上、第2実施形態のガスエンジンシステム101によれば、第1実施形態のガスエンジンシステム100と同様に、ガスエンジンシステム101の停止時に、開閉弁61を開弁することで、第3ガス供給管57の燃料ガスをサブタンク62に移動させることができる。その結果、ガスエンジンシステム101の停止時に、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させることができる。   As described above, according to the gas engine system 101 of the second embodiment, similarly to the gas engine system 100 of the first embodiment, when the gas engine system 101 is stopped, the on-off valve 61 is opened to supply the third gas. The fuel gas in the pipe 57 can be moved to the sub tank 62. As a result, when the gas engine system 101 is stopped, the pressure in the third gas supply pipe 57 can be reduced.

第2実施形態のガスエンジンシステム101によれば、サブタンク62に移動させた燃料ガスは、イグニッションスイッチ210をオンにしてガスエンジンシステム101を起動するときに燃料ガスを消費する消費部である浄化装置73が排ガスの浄化、還元に用いて消費する。そのため、燃料ガスを有効に使用できる。   According to the gas engine system 101 of the second embodiment, the fuel gas that has been moved to the sub tank 62 is a purifying device that is a consuming unit that consumes the fuel gas when the ignition switch 210 is turned on to start the gas engine system 101. 73 is consumed for purifying and reducing exhaust gas. Therefore, fuel gas can be used effectively.

・第3実施形態:
図6に示す第3実施形態のガスエンジンシステム102は、分岐流路60が、第2ガス供給管55に接続されている点で第1実施形態のガスエンジンシステム100と異なっているが、他の構成は同じである。制御部200が行う処理も、第1実施形態において制御部200が行う図2、図3に示した処理フローチャートの処理と同じである。
-Third embodiment:
The gas engine system 102 according to the third embodiment shown in FIG. 6 is different from the gas engine system 100 according to the first embodiment in that a branch flow path 60 is connected to a second gas supply pipe 55. Is the same. The processing performed by the control unit 200 is the same as the processing in the processing flowchart illustrated in FIGS. 2 and 3 performed by the control unit 200 in the first embodiment.

第3実施形態のガスエンジンシステム102においても、第1実施形態のガスエンジンシステム100や第2実施形態のガスエンジンシステム101と同様に、ガスエンジンシステム102の停止時に、開閉弁61を開弁することで、第3ガス供給管57の燃料ガスをサブタンク62に移動させることができるので、ガスエンジンシステム102の停止中において、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させることができる。また、第1実施形態のガスエンジンシステム100と同様に、イグニッションスイッチ210をオンにしてガスエンジンシステム102を起動するときに燃料ガスを消費する消費部であるエンジン10により消費し、エンジン10の駆動に用いることができるので、燃料ガスを有効に使用できる。   In the gas engine system 102 of the third embodiment as well, like the gas engine system 100 of the first embodiment and the gas engine system 101 of the second embodiment, the on-off valve 61 is opened when the gas engine system 102 is stopped. Thus, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 can be moved to the sub-tank 62, so that the pressure in the third gas supply pipe 57 can be reduced while the gas engine system 102 is stopped. Further, similarly to the gas engine system 100 of the first embodiment, when the ignition switch 210 is turned on to start the gas engine system 102, the fuel is consumed by the engine 10, which is a consuming unit that consumes fuel gas. Therefore, the fuel gas can be used effectively.

・第4実施形態:
図7に示す第4実施形態のガスエンジンシステム103は、分岐流路60が、第2ガス供給管55に接続されている点で第2実施形態のガスエンジンシステム101と異なっているが、他の構成は同じである。制御部200が行う処理も第2実施形態の制御部200が行う図2、図5に示した処理フローチャートの処理と同じである。
-Fourth embodiment:
The gas engine system 103 according to the fourth embodiment shown in FIG. 7 is different from the gas engine system 101 according to the second embodiment in that a branch flow path 60 is connected to a second gas supply pipe 55. Is the same. The processing performed by the control unit 200 is the same as the processing in the processing flowcharts illustrated in FIGS. 2 and 5 performed by the control unit 200 of the second embodiment.

第4実施形態のガスエンジンシステム103においても、第1実施形態のガスエンジンシステム100から第3実施形態のガスエンジンシステム102と同様に、ガスエンジンシステム103の停止時に、開閉弁61を開弁することで、第3ガス供給管57の燃料ガスをサブタンク62に移動させることができるので、ガスエンジンシステム103の停止中において、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させることができる。また、第2実施形態のガスエンジンシステム101と同様に、イグニッションスイッチ210をオンにしてガスエンジンシステム104を起動するときに燃料ガスを消費する消費部であるエンジン10により消費し、エンジン10の駆動に用いることができるので、燃料ガスを有効に使用できる。   Also in the gas engine system 103 of the fourth embodiment, the on-off valve 61 is opened when the gas engine system 103 is stopped, similarly to the gas engine systems 100 to 102 of the third embodiment. Thus, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 can be moved to the sub tank 62, so that the pressure in the third gas supply pipe 57 can be reduced while the gas engine system 103 is stopped. Further, similarly to the gas engine system 101 of the second embodiment, when the ignition switch 210 is turned on to start the gas engine system 104, the fuel is consumed by the engine 10, which is a consuming unit that consumes fuel gas. Therefore, the fuel gas can be used effectively.

・第5実施形態:
図8に示す第5実施形態のガスエンジンシステム104は、燃料ガスとして水素を用い、ガス貯蔵部であるサブタンクとして水素吸蔵合金67を含むサブタンク66と、水素吸蔵合金67から水素を放出させるための加熱器68と、を備える点で、第1実施形態のガスエンジンシステム100と異なっている。水素吸蔵合金67としては、例えば、マグネシウム、チタン、バナジウム、ジルコン、ランタン、MgNi、TiFe、LaNiなどを用いることができる。
-Fifth embodiment:
A gas engine system 104 according to the fifth embodiment shown in FIG. 8 uses hydrogen as a fuel gas, a sub-tank 66 including a hydrogen storage alloy 67 as a sub-tank serving as a gas storage unit, and a hydrogen storage alloy 67 for releasing hydrogen from the hydrogen storage alloy 67. A different point from the gas engine system 100 of the first embodiment is that a heater 68 is provided. As the hydrogen storage alloy 67, for example, magnesium, titanium, vanadium, zircon, lanthanum, Mg 2 Ni, TiFe, LaNi 5 or the like can be used.

第5実施形態のガスエンジンシステム104の停止時の動作については、サブタンク62に燃料ガスを気体として収納するか、サブタンク66の水素吸蔵合金67に水素を吸蔵させるか、の違いを除き第1〜第4実施形態のガスエンジンシステム100〜103における動作と同じであるため、説明を省略する。   The operation of the gas engine system 104 according to the fifth embodiment when the gas engine system 104 is stopped is the same as that of the first to first embodiments except that the fuel gas is stored in the sub-tank 62 as gas or the hydrogen storage alloy 67 in the sub-tank 66 stores hydrogen. Since the operation is the same as that of the gas engine systems 100 to 103 of the fourth embodiment, the description is omitted.

イグニッションスイッチ210がオンにされた後の制御部200の制御について、図9を用いて説明する。なお、ステップS225とステップS245とステップS270を除き、図3と同じ処理であるため、ステップS225とS245について説明する。   The control of the control unit 200 after the ignition switch 210 is turned on will be described with reference to FIG. Note that the processing is the same as that of FIG. 3 except for steps S225, S245, and S270, and thus steps S225 and S245 will be described.

ステップS225では、制御部200は、加熱器68を用いてサブタンク66を加熱し、サブタンク66内の水素吸蔵合金67から水素を放出させる。ステップS245では、サブタンク65内の圧力が第1閾値よりも大きいか否かを判断し、大きい場合には、ステップS250に移行し、大きくない場合には、ステップS270に移行する。ステップS270では、制御部200は、図1のステップS260の動作に加えて、吸蔵合金67への加熱を停止する。すなわち、御部200は、エンジン10を始動すると共に、吸蔵合金67への加熱を停止し、直噴インジェクタ22を駆動し、第3ガス供給管57からエンジン10の燃焼室26に燃料ガスを噴射させる。なお、処理がステップS250を経由し、すでにエンジン10を始動している場合には、エンジン10の運転を継続する。また、ステップS270では、制御部200は、ポートインジェクタ63を停止する。   In step S <b> 225, control unit 200 heats sub tank 66 using heater 68 to release hydrogen from hydrogen storage alloy 67 in sub tank 66. In step S245, it is determined whether or not the pressure in the sub tank 65 is greater than the first threshold. If it is, the process proceeds to step S250. If not, the process proceeds to step S270. In step S270, control unit 200 stops heating the storage alloy 67 in addition to the operation in step S260 in FIG. That is, the control unit 200 starts the engine 10, stops heating the storage alloy 67, drives the direct injector 22, and injects fuel gas from the third gas supply pipe 57 into the combustion chamber 26 of the engine 10. Let it. In addition, when the process has passed through step S250 and the engine 10 has already been started, the operation of the engine 10 is continued. In step S270, control unit 200 stops port injector 63.

第5実施形態のガスエンジンシステム104においても、第1実施形態から第4実施形態のガスエンジンシステム100〜103と同様に、ガスエンジンシステム104の停止時に、開閉弁61を開弁することで、第3ガス供給管57の燃料ガスをサブタンク66に移動させ、水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。その結果、ガスエンジンシステム104の停止中において、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させることができる。また、第1実施形態のガスエンジンシステム100、第3の実施形態のガスエンジンシステム102と同様に、イグニッションスイッチ210をオンにしてガスエンジンシステム104を起動するときに燃料ガスを消費する消費部であるエンジン10により消費し、エンジン10の駆動に用いることができるので、燃料ガスを有効に使用できる。   In the gas engine system 104 of the fifth embodiment, as in the case of the gas engine systems 100 to 103 of the first to fourth embodiments, when the gas engine system 104 is stopped, the on-off valve 61 is opened. The fuel gas in the third gas supply pipe 57 can be moved to the sub tank 66 and stored in the hydrogen storage alloy. As a result, the pressure in the third gas supply pipe 57 can be reduced while the gas engine system 104 is stopped. Further, like the gas engine system 100 according to the first embodiment and the gas engine system 102 according to the third embodiment, a consuming unit that consumes fuel gas when the ignition switch 210 is turned on to start the gas engine system 104. Since the fuel gas can be consumed by a certain engine 10 and used for driving the engine 10, the fuel gas can be used effectively.

サブタンク66の水素吸蔵合金67に水素を吸蔵させるので、サブタンク62に気体の状態で水素を貯蔵するよりも、小さな容量のガス貯蔵部であるサブタンク66を用いて水素を貯蔵できる。   Since hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy 67 of the sub-tank 66, hydrogen can be stored using the sub-tank 66, which is a gas storage unit having a smaller capacity, than storing hydrogen in a gas state in the sub-tank 62.

・他の実施形態:
図10に示す第6実施形態のガスエンジンシステム105、図11に示す第7実施形態のガスエンジンシステム106、図12に示す第8実施形態のガスエンジンシステム107は、それぞれ、第2実施形態のガスエンジンシステム101、第3実施形態のガスエンジンシステム102、第4実施形態のガスエンジンシステム103のサブタンク62を、第5実施形態のガスエンジンシステム104と同様に、水素吸蔵合金67を含むサブタンク66と、水素吸蔵合金67から水素を放出させるための加熱器68に置換したものである。第6実施形態のガスエンジンシステム105、第7実施形態のガスエンジンシステム106、第8実施形態のガスエンジンシステム107についても、第2実施形態のガスエンジンシステム101、第3実施形態のガスエンジンシステム102、第4実施形態のガスエンジンシステム103と同様に、ガスエンジンシステム104の停止中において、第3ガス供給管57の中の圧力を低下させることができる。また、イグニッションスイッチ210をオンにしてガスエンジンシステム104を起動するときに燃料ガスである水素を消費する消費部であるエンジン10や、浄化装置73で消費できるので、燃料ガスである水素を有効に使用できる。
-Other embodiments:
The gas engine system 105 of the sixth embodiment shown in FIG. 10, the gas engine system 106 of the seventh embodiment shown in FIG. 11, and the gas engine system 107 of the eighth embodiment shown in FIG. The sub-tank 62 of the gas engine system 101, the gas engine system 102 of the third embodiment, and the sub-tank 62 of the gas engine system 103 of the fourth embodiment are the same as the gas engine system 104 of the fifth embodiment. And a heater 68 for releasing hydrogen from the hydrogen storage alloy 67. The gas engine system 105 according to the sixth embodiment, the gas engine system 106 according to the seventh embodiment, and the gas engine system 107 according to the eighth embodiment also include the gas engine system 101 according to the second embodiment and the gas engine system according to the third embodiment. 102, similarly to the gas engine system 103 of the fourth embodiment, the pressure in the third gas supply pipe 57 can be reduced while the gas engine system 104 is stopped. Further, when the ignition switch 210 is turned on to start the gas engine system 104, the fuel 10 can be consumed by the engine 10, which is a consuming unit that consumes hydrogen as a fuel gas, and the purifier 73, so that the hydrogen, which is a fuel gas, can be effectively used. Can be used.

上記各実施形態では、開閉弁61の開弁速度については説明していなかったが、開閉弁61の開弁速度は、開閉弁61を最も速く開弁できる速度よりも遅い速度であることが好ましい。上記説明したように、サブタンク62やサブタンク66内の燃料ガスは、イグニッションスイッチ210がオンにされてガスエンジンシステム100〜107が起動するときに、エンジン10あるいは浄化装置73により消費される。その結果、サブタンク62やサブタンク66の中の圧力は、通常運転時の吸気管34あるいは、排気管71の圧力であるほぼ大気圧まで下がっている。一方、第3ガス供給管57の圧力は、大気圧よりも十分に大きい。このとき、開閉弁61を最も速く開弁できる速度で開弁すると、第3ガス供給管57中の燃料ガスがサブタンク62やサブタンク66に急激に断熱膨張し、燃料ガスの温度が急激に下降する。これに対し、開閉弁61を最も速く開弁できる速度よりも遅い速度で開弁すると、第3ガス供給管57中の燃料ガスがサブタンク62やサブタンク66にゆっくりとしか断熱膨張しないので、燃料ガスの温度は、ゆっくりとしか下降しない。その結果、分岐流路60やサブタンク62あるいはサブタンク66の凍結を抑制できる。なお、開閉弁61を閉弁するときには、燃料ガスの断熱膨張は起こらないので、閉弁速度は、開閉弁61を最も速く閉弁できる速度であってもよく、開閉弁61を最も速く閉弁できる速度よりも遅い速度であってもよい。   Although the opening speed of the on-off valve 61 is not described in each of the above embodiments, the opening speed of the on-off valve 61 is preferably a speed lower than the speed at which the on-off valve 61 can be opened most quickly. . As described above, the fuel gas in the sub-tank 62 or the sub-tank 66 is consumed by the engine 10 or the purification device 73 when the ignition switch 210 is turned on and the gas engine systems 100 to 107 are started. As a result, the pressure in the sub-tank 62 or the sub-tank 66 is reduced to substantially the atmospheric pressure, which is the pressure in the intake pipe 34 or the exhaust pipe 71 during normal operation. On the other hand, the pressure of the third gas supply pipe 57 is sufficiently higher than the atmospheric pressure. At this time, when the on-off valve 61 is opened at a speed that allows the fastest opening, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 rapidly adiabatically expands into the sub tank 62 and the sub tank 66, and the temperature of the fuel gas rapidly drops. . On the other hand, if the on-off valve 61 is opened at a speed lower than the speed at which the valve can be opened most quickly, the fuel gas in the third gas supply pipe 57 only adiabatically expands into the sub-tank 62 or the sub-tank 66 only slowly. Temperature only slows down. As a result, freezing of the branch channel 60, the sub tank 62, or the sub tank 66 can be suppressed. When the on-off valve 61 is closed, the adiabatic expansion of the fuel gas does not occur. Therefore, the valve closing speed may be a speed at which the on-off valve 61 can be closed fastest. The speed may be lower than the speed that can be achieved.

上記各実施形態では、イグニッションスイッチ210がオフにされてエンジン10が停止するとき、および、オンにされてエンジン10が起動するときを例に取って説明した。しかし、制御部200は、イグニッションスイッチ210のオン中に、例えば、アイドリングストップ制御を実行してエンジン10を停止させるときや、アイドリングストップ後のエンジン10の再始動のときに、上記実施形態で説明した処理を実行しても良い。また、ハイブリッド車では、制御部200は、エンジン走行からEV走行に切り替えるときや、EV走行からエンジン走行に戻るときに、上記実施形態で説明した処理を実行しても良い。   In each of the above embodiments, the case where the ignition switch 210 is turned off to stop the engine 10 and the case where the ignition switch 210 is turned on and the engine 10 starts up have been described as examples. However, the control unit 200 will be described in the above-described embodiment while the ignition switch 210 is on, for example, when the engine 10 is stopped by executing the idling stop control, or when the engine 10 is restarted after the idling stop. May be performed. In a hybrid vehicle, control unit 200 may execute the processing described in the above embodiment when switching from engine running to EV running or when returning from EV running to engine running.

上記各実施形態では、エンジン10として、レシプロエンジンを図示しているが、レシプロエンジンの代わりにロータリーエンジンを用いてもよい。特に第5実施形態から第8実施形態の水素を燃料がすとする場合には、ロータリーエンジンが好ましい。   In the above embodiments, a reciprocating engine is shown as the engine 10, but a rotary engine may be used instead of the reciprocating engine. In particular, when hydrogen is used as the fuel in the fifth to eighth embodiments, a rotary engine is preferable.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various configurations without departing from the spirit of the invention. For example, the technical features of the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary of the invention may be used to solve some or all of the above-described problems, or to provide some of the above-described effects. Or, in order to achieve all of them, replacement and combination can be appropriately performed. Unless the technical features are described as essential in the present specification, they can be deleted as appropriate.

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。   The present invention can be realized as the following modes.

(1)本発明の一形態によれば、ガスエンジンシステム(100〜107)が提供される。このガスエンジンシステムは、エンジン(10)と、燃料ガスを貯蔵する燃料タンク(51)と、前記燃料タンクに接続されたガス供給管(53、55、57)と、前記ガス供給管に設けられた遮断弁(54)と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁(56)と、前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ(22)と、前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路(60)を介して接続されたガス貯蔵部(62、66)と、前記分岐流路に設けられた開閉弁(61)と、を備える。 (1) According to one aspect of the present invention, a gas engine system (100 to 107) is provided. The gas engine system is provided in an engine (10), a fuel tank (51) for storing fuel gas, a gas supply pipe (53, 55, 57) connected to the fuel tank, and the gas supply pipe. A shutoff valve (54), a pressure reducing valve (56) provided downstream of the shutoff valve of the gas supply pipe, and a pressure reducing valve (56) provided downstream of the pressure reducing valve of the gas supply pipe. A direct injection injector (22) for directly injecting gas, a gas storage unit (62, 66) connected via a branch flow path (60) downstream of the shutoff valve of the gas supply pipe, and the branch An on-off valve (61) provided in the flow path.

(2)上記形態において、前記遮断弁の開弁中は、前記開閉弁を閉弁し、前記エンジンが停止され、前記遮断弁が閉弁されると、前記開閉弁を開弁してもよい。この形態によれば、遮断弁が閉弁されて、燃料ガスがガス供給管に供給されなくなってからガス供給管中の高圧のガスの一部をガス貯蔵部に移動させることができる。 (2) In the above aspect, the on-off valve may be closed while the shut-off valve is opened, and the on-off valve may be opened when the engine is stopped and the shut-off valve is closed. . According to this aspect, after the shutoff valve is closed and the fuel gas is no longer supplied to the gas supply pipe, a part of the high-pressure gas in the gas supply pipe can be moved to the gas storage unit.

(3)上記形態において、前記開閉弁は、電磁弁であってもよい。この形態によれば、開閉弁の開閉速度を容易に制御できる。 (3) In the above embodiment, the on-off valve may be an electromagnetic valve. According to this aspect, the opening and closing speed of the on-off valve can be easily controlled.

(4)上記形態において、前記開閉弁を開弁するときの速度は、最も速く開弁できる速度よりも遅い速度であってもよい。開閉弁を急激に開弁したときは、ガス供給管中の高圧のガスが断熱膨張してガス貯蔵部に移動し、ガスの温度が急激に下がって凍結する可能性がある。この形態によれば、開閉弁の開弁速度が遅いので、ガスがゆっくりとしか膨張しないので、ガスの温度が急激に下がらない。 (4) In the above embodiment, the speed at which the on-off valve is opened may be lower than the speed at which the valve can be opened fastest. When the on-off valve is rapidly opened, the high-pressure gas in the gas supply pipe adiabatically expands and moves to the gas storage unit, and the temperature of the gas may drop rapidly and freeze. According to this aspect, since the gas opens only slowly because the valve opening speed of the on-off valve is low, the temperature of the gas does not drop rapidly.

(5)上記形態において、前記ガス貯蔵部には、調量弁(63、65)が接続され、前記調量弁は、管を介して、前記燃料ガスを消費する消費部(10、73)に接続されていてもよい。この形態によれば、ガス貯蔵部の燃料ガスを有効に使用できる。 (5) In the above aspect, a metering valve (63, 65) is connected to the gas storage unit, and the metering valve is a consuming unit (10, 73) that consumes the fuel gas via a pipe. May be connected. According to this aspect, the fuel gas in the gas storage unit can be used effectively.

(6)上記形態において、前記管は、前記エンジンに空気を供給する吸気管(34)であり、前記消費部は、前記エンジン(10)であってもよい。この形態によれば、燃料ガスをエンジンの燃料として利用できる。 (6) In the above aspect, the pipe may be an intake pipe (34) for supplying air to the engine, and the consuming unit may be the engine (10). According to this embodiment, the fuel gas can be used as fuel for the engine.

(7)上記形態において、前記管は、前記エンジンから排ガスを排出する排気管(71)であり、前記消費部は、前記排気管に設けられ、前記排ガスを浄化する浄化装置(73)であってもよい。この形態によれば、燃料ガスを排ガスに含まれる酸化物の還元剤として使用できる。 (7) In the above aspect, the pipe is an exhaust pipe (71) for discharging exhaust gas from the engine, and the consuming unit is a purification device (73) provided on the exhaust pipe for purifying the exhaust gas. You may. According to this embodiment, the fuel gas can be used as a reducing agent for the oxide contained in the exhaust gas.

(8)上記形態において、前記燃料ガスは水素であり、前記ガス貯蔵部(66)は、水素吸蔵合金(67)を含んでいてもよい。この形態によれば、燃料ガスが水素であるときに、小さな容量のガス貯蔵部で貯蔵して、ガス供給管の圧力を低下できる。 (8) In the above aspect, the fuel gas may be hydrogen, and the gas storage unit (66) may include a hydrogen storage alloy (67). According to this aspect, when the fuel gas is hydrogen, it is stored in the gas storage unit having a small capacity, and the pressure of the gas supply pipe can be reduced.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガスエンジンシステムの他、ガスエンジンシステムの制御方法等で実現することができる。   It should be noted that the present invention can be realized in various forms, for example, a gas engine system, a control method of a gas engine system, and the like.

10 エンジン 11 シリンダブロック 12 ピストン 13 シリンダヘッド 14 コンロッド 15 クランクシャフト 16 吸気弁 17 吸気弁用カム 18 排気弁 19 排気弁用カム 20 カム角センサ 21 点火プラグ 22 直噴インジェクタ 23 ノックセンサ 24 水温センサ 25 クランク角センサ 26 燃焼室 30 空気供給系回路 31 エアフィルター 32 流量計 33 スロットル弁 34 吸気管 50 燃料ガス供給系回路 51 ガスタンク 52 主止弁 53 第1ガス供給管 54 遮断弁 55 第2ガス供給管 56 減圧弁(調圧弁) 57 第3ガス供給管 58 第1圧力センサ 59 第2圧力センサ 60 分岐流路 61 開閉弁 62 サブタンク 63 ポートインジェクタ 64 第3圧力センサ 65 排気インジェクタ 66 サブタンク 67 水素吸蔵合金 68 加熱器 70 排気系回路 71 排気管 72 NOxセンサ 73 浄化装置 100〜107 ガスエンジンシステム 200 制御部 210 イグニッションスイッチ     Reference Signs List 10 engine 11 cylinder block 12 piston 13 cylinder head 14 connecting rod 15 crankshaft 16 intake valve 17 intake valve cam 18 exhaust valve 19 exhaust valve cam 20 cam angle sensor 21 ignition plug 22 direct injection injector 23 knock sensor 24 water temperature sensor 25 crank Angle sensor 26 Combustion chamber 30 Air supply system circuit 31 Air filter 32 Flow meter 33 Throttle valve 34 Intake pipe 50 Fuel gas supply system circuit 51 Gas tank 52 Main stop valve 53 First gas supply pipe 54 Shutoff valve 55 Second gas supply pipe 56 Pressure reducing valve (pressure regulating valve) 57 Third gas supply pipe 58 First pressure sensor 59 Second pressure sensor 60 Branch flow path 61 Open / close valve 62 Sub-unit Click 63 port injector 64 third pressure sensor 65 exhaust injector 66 sub tank 67 hydrogen storage alloy 68 heater 70 exhaust system circuit 71 exhaust pipe 72 NOx sensor 73 purification device 100-107 gas engine system 200 controller 210 ignition switch

Claims (8)

ガスエンジンシステム(100〜107)であって、
エンジン(10)と、
燃料ガスを貯蔵する燃料タンク(51)と、
前記燃料タンクに接続されたガス供給管(53、55、57)と、
前記ガス供給管に設けられた遮断弁(54)と、
前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流に設けられた減圧弁(56)と、
前記ガス供給管の前記減圧弁よりも下流に設けられ、前記エンジンに前記燃料ガスを直接噴射する直噴インジェクタ(22)と、
前記ガス供給管の前記遮断弁よりも下流において、分岐流路(60)を介して接続されたガス貯蔵部(62、66)と、
前記分岐流路に設けられた開閉弁(61)と、
を備える、ガスエンジンシステム。
A gas engine system (100-107),
Engine (10),
A fuel tank (51) for storing fuel gas;
A gas supply pipe (53, 55, 57) connected to the fuel tank;
A shutoff valve (54) provided in the gas supply pipe;
A pressure reducing valve (56) provided downstream of the shut-off valve of the gas supply pipe;
A direct injector (22) provided downstream of the pressure reducing valve of the gas supply pipe and directly injecting the fuel gas into the engine;
A gas storage section (62, 66) connected via a branch flow path (60) downstream of the shutoff valve of the gas supply pipe;
An on-off valve (61) provided in the branch flow path;
A gas engine system comprising:
請求項1に記載のガスエンジンシステムであって、
前記遮断弁の開弁中は、前記開閉弁を閉弁し、
前記エンジンが停止され、前記遮断弁が閉弁されると、前記開閉弁を開弁する、
ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to claim 1, wherein
During opening of the shut-off valve, the on-off valve is closed,
When the engine is stopped and the shut-off valve is closed, the on-off valve is opened.
Gas engine system.
請求項1又は2に記載のガスエンジンシステムであって、
前記開閉弁は、電磁弁である、ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to claim 1 or 2,
The gas engine system, wherein the on-off valve is a solenoid valve.
請求項1から3のいずれか一項に記載のガスエンジンシステムであって、
前記開閉弁を開弁するときの速度は、最も速く開弁できる速度よりも遅い速度である、ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to any one of claims 1 to 3, wherein
A gas engine system, wherein a speed at which the on-off valve is opened is lower than a speed at which the valve can be opened at the highest speed.
請求項1から4のいずれか一項に記載のガスエンジンシステムであって、
前記ガス貯蔵部には、調量弁(63、65)が接続され、
前記調量弁は、管を介して、前記燃料ガスを消費する消費部(10、73)に接続されている、ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to any one of claims 1 to 4, wherein
A metering valve (63, 65) is connected to the gas storage unit,
The gas engine system, wherein the metering valve is connected to a consuming section (10, 73) that consumes the fuel gas via a pipe.
請求項5に記載のガスエンジンシステムであって、
前記管は、前記エンジンに空気を供給する吸気管(34)であり、
前記消費部は、前記エンジン(10)である、
ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to claim 5, wherein
The pipe is an intake pipe (34) for supplying air to the engine;
The consumption unit is the engine (10);
Gas engine system.
請求項5に記載のガスエンジンシステムであって、
前記管は、前記エンジンから排ガスを排出する排気管(71)であり、
前記消費部は、前記排気管に設けられ、前記排ガスを浄化する浄化装置(73)である、
ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to claim 5, wherein
The pipe is an exhaust pipe (71) for discharging exhaust gas from the engine;
The consumption unit is a purification device (73) provided in the exhaust pipe and configured to purify the exhaust gas.
Gas engine system.
請求項1〜7のいずれか一項に記載のガスエンジンシステムであって、
前記燃料ガスは水素であり、
前記ガス貯蔵部(66)は、水素吸蔵合金(67)を含む、ガスエンジンシステム。
The gas engine system according to any one of claims 1 to 7,
The fuel gas is hydrogen;
The gas engine system, wherein the gas storage unit (66) includes a hydrogen storage alloy (67).
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