JP2020128710A - Engine system - Google Patents

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Abstract

To suppress abnormal combustion caused by lubricating oil.SOLUTION: An engine system includes an engine having a combustion chamber for combusting gaseous fuel, and a control section for controlling the engine. The engine system further includes a lubricating oil supply device for supplying lubricating oil to an inner peripheral surface of the combustion chamber, and the control section controls so that a combustion chamber inside temperature at a compression end of the combustion chamber becomes an ignition temperature of the lubricating oil.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、エンジンシステムに関するものである。 The present invention relates to an engine system.

例えば特許文献１には、燃焼室の上死点と下死点との間で往復するピストンにより内部のガス燃料を圧縮し、燃焼させる２ストロークエンジンが開示されている。このような２ストロークエンジンにおいては、ガス燃料に着火させるため、パイロット点火予燃焼室が設けられており、該予燃焼室においてパイロット燃料である液体燃料に点火することで、ガス燃料に着火させている。 For example, Patent Document 1 discloses a two-stroke engine in which a gas fuel inside is compressed and burned by a piston that reciprocates between a top dead center and a bottom dead center of a combustion chamber. In such a two-stroke engine, a pilot ignition pre-combustion chamber is provided in order to ignite the gas fuel, and the gas fuel is ignited by igniting the liquid fuel that is the pilot fuel in the pre-combustion chamber. There is.

特表２０１４−５２２９４１号公報Special table 2014-522941 gazette

一般的に、ピストンとライナとの摺動性を確保するため、燃焼室の周面に対しては潤滑油が全周に対して供給されている。このような潤滑油は、燃焼室においてピストンに圧縮されることにより高温高圧となり、自着火する場合がある。潤滑油の着火は、制御されておらず、エンジンの各行程において偶発的に発生するため、エンジンのノッキングや早期着火等の異常燃焼の原因となっている。 Generally, in order to ensure slidability between the piston and the liner, lubricating oil is supplied to the entire circumference of the combustion chamber. Such lubricating oil becomes high temperature and high pressure by being compressed by the piston in the combustion chamber and may self-ignite. Ignition of the lubricating oil is not controlled and occurs accidentally in each stroke of the engine, which causes abnormal combustion such as engine knocking and early ignition.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、潤滑油による異常燃焼を抑制することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress abnormal combustion due to lubricating oil.

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、気体燃料を燃焼させる燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンを制御する制御部とを備えるエンジンシステムであって、前記燃焼室の内周面に潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備え、前記制御部は、前記燃焼室の圧縮端における燃焼室内温度が前記潤滑油の着火温度となるように制御するという手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention provides, as a first solution means, an engine system including an engine having a combustion chamber that burns gaseous fuel, and a control unit that controls the engine. A lubricating oil supply device for supplying lubricating oil to the inner peripheral surface of the combustion chamber is provided, and the control unit employs means for controlling the temperature of the combustion chamber at the compression end of the combustion chamber to the ignition temperature of the lubricating oil. ..

第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、吸気温度を制御することにより、前記燃焼室の圧縮端における燃焼室内温度が前記潤滑油の着火温度となるように制御するという手段を採用する。 As a second solution means, in the first solution means, the control unit controls the intake air temperature so that the temperature of the combustion chamber at the compression end of the combustion chamber becomes the ignition temperature of the lubricating oil. Adopt the means of doing.

第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記エンジンに空気を供給する過給機を備え、前記気体燃料は、予混合気として前記燃焼室に供給され、前記制御部は、過給圧を制御することにより、前記予混合気の空気過剰率を１．０〜２．５の間の範囲とするという手段を採用する。 As a third solution means, in the first or second solution means, a supercharger for supplying air to the engine is provided, and the gaseous fuel is supplied to the combustion chamber as a premixed gas, and the control unit is provided. Employs a means of controlling the supercharging pressure so that the excess air ratio of the premixed gas is in the range of 1.0 to 2.5.

第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記制御部は、前記予混合気の空気過剰率を１．６〜１．８の間の範囲とするという手段を採用する。 As a fourth solution means, in the above-mentioned third solution means, the control unit adopts a means of setting the excess air ratio of the premixed gas in a range between 1.6 and 1.8.

第５の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記制御部は、前記予混合気の空気過剰率を１．８〜２．０の間の範囲とするという手段を採用する。 As a fifth solution means, in the third solution means, the control unit adopts a means of setting the excess air ratio of the premixed gas to a range between 1.8 and 2.0.

本発明によれば、デュアルフューエルエンジンにおいて、潤滑油の異常燃焼を防止することが可能である。 According to the present invention, it is possible to prevent abnormal combustion of lubricating oil in a dual fuel engine.

本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the composition of the engine system concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるエンジンの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the engine in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるシリンダライナの断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross section of the cylinder liner in one embodiment of the present invention. 制御部の動作を示すフローチャートであり、（ａ）が吸気温度の制御を示し、（ｂ）が過給圧の制御を示している。It is a flowchart which shows operation|movement of a control part, (a) has shown control of intake air temperature, (b) has shown control of supercharging pressure. 圧縮比とエンジン負荷との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of a compression ratio and engine load.

以下、図面を参照して、本発明に係るエンジンシステムの一実施形態について説明する。 An embodiment of an engine system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本実施形態に係るエンジンシステムＡについて、図１〜３を参照して説明する。エンジンシステムＡは、図１に示すように、エンジン１と、過給機１００と、バイパスバルブ２００と、制御部３００とを備えている。 First, the engine system A according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the engine system A includes an engine 1, a supercharger 100, a bypass valve 200, and a control unit 300.

エンジン１は、例えば、船舶に搭載された多気筒のユニフロー掃気ディーゼルエンジン（２ストロークエンジン）とされ、天然ガス等の気体燃料の予混合気を燃焼させることにより動力を発生させている。このようなエンジン１は、図２に示すように、シリンダ部２と、燃料噴射弁３と、ピストン４と、排気弁ユニット５と、ピストンロッド６と、クロスヘッド７と、連接棒８と、クランク軸９と、潤滑油供給装置１０を有している。 The engine 1 is, for example, a multi-cylinder uniflow scavenging diesel engine (2-stroke engine) mounted on a ship, and generates power by burning a premixed gas fuel such as natural gas. As shown in FIG. 2, such an engine 1 has a cylinder portion 2, a fuel injection valve 3, a piston 4, an exhaust valve unit 5, a piston rod 6, a crosshead 7, a connecting rod 8, It has a crankshaft 9 and a lubricating oil supply device 10.

シリンダ部２は、燃焼室Ｒ１を有する円筒状のシリンダライナ２ａと、排気ポートＨが形成されると共に不図示の排気溜と接続されるシリンダヘッド２ｂと、シリンダライナ２ａの下部設けられると共にシリンダライナ２ａの下端部が挿入された円筒状のシリンダジャケット２ｃとを有している。また、シリンダジャケット２ｃには、掃気ポートＳ、掃気室Ｒ２が設けられており、掃気溜と接続されている。また、シリンダライナ２ａには、図３に示すように、潤滑油が供給される供給口が周面に等間隔で形成されている。この供給口には、後述する潤滑油供給ノズル１０ａが設けられている。 The cylinder portion 2 includes a cylinder-shaped cylinder liner 2a having a combustion chamber R1, a cylinder head 2b having an exhaust port H formed therein and connected to an exhaust reservoir (not shown), and a cylinder liner provided below the cylinder liner 2a. It has a cylindrical cylinder jacket 2c into which the lower end of 2a is inserted. The cylinder jacket 2c is provided with a scavenging port S and a scavenging chamber R2, which are connected to a scavenging reservoir. Further, as shown in FIG. 3, the cylinder liner 2a is formed with supply ports to which lubricating oil is supplied at equal intervals on the peripheral surface. The supply port is provided with a lubricating oil supply nozzle 10a described later.

図２に戻り、燃料噴射弁３は、シリンダヘッド２ｂに設けられた弁装置である。燃料噴射弁３は、液体燃料による運転の際には、燃焼室Ｒ１に向けて液体燃料を噴射する。また、燃料噴射弁３は、気体燃料による運転の際には、始動時のパイロット燃料として少量の液体燃料を燃焼室Ｒ１に向けて噴射する。 Returning to FIG. 2, the fuel injection valve 3 is a valve device provided in the cylinder head 2b. The fuel injection valve 3 injects the liquid fuel toward the combustion chamber R1 during the operation with the liquid fuel. Further, the fuel injection valve 3 injects a small amount of liquid fuel as a pilot fuel at the time of starting toward the combustion chamber R1 during operation with gaseous fuel.

ピストン４は、略円柱状とされ、後述するピストンロッド６と接続されてシリンダライナ２ａの内側に配置されている。ピストン４は、燃焼室Ｒ１における圧力の変動により、ピストンロッド６を伴ってシリンダライナ２ａ内を摺動する。 The piston 4 has a substantially cylindrical shape, is connected to a piston rod 6 described later, and is arranged inside the cylinder liner 2 a. The piston 4 slides in the cylinder liner 2a along with the piston rod 6 due to the fluctuation of the pressure in the combustion chamber R1.

排気弁ユニット５は、排気弁５ａと、排気弁筐５ｂと、排気弁駆動部５ｃとを有している。排気弁５ａは、シリンダヘッド２ｂの内側に設けられ、排気弁駆動部５ｃにより、シリンダ部２内の排気ポートＨを閉塞する。排気弁筐５ｂは、排気弁５ａの端部を収容する円筒形の筐体である。排気弁駆動部５ｃは、排気弁５ａをピストン４のストローク方向に沿う方向に移動させるアクチュエータである。 The exhaust valve unit 5 has an exhaust valve 5a, an exhaust valve casing 5b, and an exhaust valve drive section 5c. The exhaust valve 5a is provided inside the cylinder head 2b, and closes the exhaust port H in the cylinder part 2 by the exhaust valve drive part 5c. The exhaust valve casing 5b is a cylindrical casing that houses the end portion of the exhaust valve 5a. The exhaust valve drive unit 5c is an actuator that moves the exhaust valve 5a in a direction along the stroke direction of the piston 4.

ピストンロッド６は、一端がピストン４と接続され、他端がクロスヘッド７と連結された長尺状部材である。
クロスヘッド７は、不図示のクロスヘッドピンを有している。クロスヘッド７は、ピストンロッド６の端部及び連接棒８の端部と連結され、ピストン４の直線運動を連接棒８へと伝達している。 The piston rod 6 is a long member having one end connected to the piston 4 and the other end connected to the crosshead 7.
The crosshead 7 has a crosshead pin (not shown). The crosshead 7 is connected to the end of the piston rod 6 and the end of the connecting rod 8, and transmits the linear movement of the piston 4 to the connecting rod 8.

連接棒８は、クロスヘッドピンと連結されると共にクランク軸９と連結されている長尺状部材である。連接棒８は、クロスヘッドピンに伝えられたピストン４の直線運動を回転運動に変換している。 The connecting rod 8 is an elongated member that is connected to the crosshead pin and also to the crankshaft 9. The connecting rod 8 converts the linear movement of the piston 4 transmitted to the crosshead pin into rotational movement.

クランク軸９は、ピストンロッド６及び連接棒８を介してピストン４と接続され、ピストン４に連動する部材である。 The crankshaft 9 is a member that is connected to the piston 4 via the piston rod 6 and the connecting rod 8 and that interlocks with the piston 4.

潤滑油供給装置１０は、例えば、制御部３００からの指示に基づいて、ピストン４が潤滑油供給ノズル１０ａを通過するより前と、ピストン４のピストンリングが潤滑油供給ノズル１０ａを通過する際と、ピストン４のピストンリング４ａが通過した後との３回に分けて、シリンダライナ２ａの内側に潤滑油を供給している。潤滑油供給ノズル１０ａは、外部の油送ポンプにより圧送された潤滑油が吐出されるノズルである。これにより、ピストン４のピストンリングに潤滑油が全て掻き出されることなく、シリンダライナ２ａの内周壁全周に潤滑油が行き渡るようになっている。 The lubricating oil supply device 10 may be, for example, based on an instruction from the control unit 300, before the piston 4 passes through the lubricating oil supply nozzle 10a and when the piston ring of the piston 4 passes through the lubricating oil supply nozzle 10a. , After the piston ring 4a of the piston 4 has passed, the lubricating oil is supplied to the inside of the cylinder liner 2a in three times. The lubricating oil supply nozzle 10a is a nozzle that discharges the lubricating oil pressure-fed by an external oil feeding pump. As a result, the lubricating oil is spread over the entire inner peripheral wall of the cylinder liner 2a without being completely scratched by the piston ring of the piston 4.

なお、潤滑油供給については、ピストン４のピストンリング４ａの上端が潤滑油供給ノズル１０ａを通過する前と、ピストン４のピストンリング４ａの上端が潤滑油供給ノズル１０ａを通過した後であってピストンのピストンスカート（図示しない）が通過する前と、ピストン４のピストンスカートが通過した後、の３つの供給タイミングが考えられる。潤滑油供給方式については、サイクル毎に１又は複数のいずれかのタイミングを適宜選択する方式であってもよい。潤滑油の供給量を抑えつつ、シリンダライナ２ａの内周壁全周に潤滑油が行き渡る点を鑑みると、サイクル毎にいずれか１つのタイミングを選択する方式が好ましい。 Regarding the supply of the lubricating oil, the piston 4 before the piston ring 4a of the piston 4 passes through the lubricating oil supply nozzle 10a, and after the upper end of the piston ring 4a of the piston 4 passes through the lubricating oil supply nozzle 10a. There are three possible supply timings: before the piston skirt (not shown) passes through and after the piston skirt of the piston 4 passes. The lubricating oil supply system may be a system in which one or a plurality of timings are appropriately selected for each cycle. In view of the fact that the lubricating oil is distributed over the entire inner peripheral wall of the cylinder liner 2a while suppressing the supply amount of the lubricating oil, it is preferable to select any one timing for each cycle.

図１に戻り、過給機１００は、タービン１１０と圧縮機１２０とを備えている。
タービン１１０は、エンジン１の排気ポートＨとタービン流路Ｒ３を介して接続されている。このようなタービン１１０は、エンジン１から供給される燃焼ガスを駆動流体として回転動力を発生する回転機械である。タービン１１０は、エンジン１から供給される燃焼ガスの供給量に基づいて回転数が決定される。また、タービン１１０の下流側には、排気流路Ｒ４が接続されている。 Returning to FIG. 1, the supercharger 100 includes a turbine 110 and a compressor 120.
The turbine 110 is connected to the exhaust port H of the engine 1 via a turbine flow path R3. Such a turbine 110 is a rotary machine that generates rotary power by using combustion gas supplied from the engine 1 as a driving fluid. The rotation speed of the turbine 110 is determined based on the amount of combustion gas supplied from the engine 1. An exhaust passage R4 is connected to the downstream side of the turbine 110.

圧縮機１２０は、エンジン１の掃気溜と吸気流路Ｒ５を介して接続されている。このような圧縮機１２０は、タービン１１０において発生した回転動力により、取り込んだ外気（空気）を圧縮し、エンジン１の掃気溜へと供給する。 The compressor 120 is connected to the scavenging reservoir of the engine 1 via an intake passage R5. Such a compressor 120 compresses the outside air (air) taken in by the rotational power generated in the turbine 110, and supplies it to the scavenging reservoir of the engine 1.

バイパスバルブ２００は、エンジン１と排気流路Ｒ４とを接続するバイパス流路Ｒ６に設けられるバルブである。このバイパスバルブ２００は、制御部３００からの指示に基づいて弁開度が制御される。 The bypass valve 200 is a valve provided in a bypass flow passage R6 that connects the engine 1 and the exhaust flow passage R4. The valve opening degree of the bypass valve 200 is controlled based on an instruction from the control unit 300.

制御部３００は、船舶の操縦者による操作等に基づいて、燃料の供給量等を制御するコンピュータである。また、制御部３００は、潤滑油の供給量及び供給タイミングを空気過剰率に基づいて変更可能としている。また、制御部３００には、圧縮端温度（燃焼室内温度）の目標値である目標圧縮端温度範囲と、空気過剰率の目標値である目標空気過剰率範囲とが予め記憶されている。目標圧縮端温度範囲及び目標空気過剰率範囲は、予混合気が供給されるタイミングで潤滑油に着火させるための条件の範囲を示している。目標空気過剰率範囲は、１．０〜２．５の間の範囲に設定されうる。空気過剰率がそれより大きい場合には、燃料が着火しない可能性があり、それ以下である場合にはノッキング等の異常燃焼が生じる可能性がある。国際海事機関の定めるＮＯｘ規制における３次規制に基づいて下限が決定され、空気過剰率１．８〜２．０の範囲とされていてもよい。このような目標空気過剰率範囲は、従来のエンジンにおいて用いられる空気過剰率よりも低く設定されている。すなわち、本実施形態におけるエンジン１に供給される予混合気は、従来のエンジンよりも燃料濃度が高く設定されている。 The control unit 300 is a computer that controls the fuel supply amount and the like based on the operation of the operator of the ship. In addition, the control unit 300 can change the supply amount and supply timing of the lubricating oil based on the excess air ratio. Further, the control unit 300 stores in advance a target compression end temperature range that is a target value of the compression end temperature (combustion chamber temperature) and a target air excess ratio range that is a target value of the air excess ratio. The target compression end temperature range and the target excess air ratio range indicate the range of conditions for igniting the lubricating oil at the timing when the premixed air is supplied. The target excess air ratio range can be set to a range between 1.0 and 2.5. If the excess air ratio is higher than that, the fuel may not ignite, and if it is lower than that, abnormal combustion such as knocking may occur. The lower limit may be determined based on the third regulation in the NOx regulation established by the International Maritime Organization, and the excess air ratio may be set in the range of 1.8 to 2.0. Such a target excess air ratio range is set lower than the excess air ratio used in the conventional engine. That is, the premixture supplied to the engine 1 in the present embodiment has a higher fuel concentration than that of the conventional engine.

このような本実施形態に係るエンジンシステムＡの動作を、図４を参照して説明する。
このようなエンジンシステムＡにおいては、燃焼室Ｒ１の内周面に対して、ピストン４が潤滑油供給ノズル１０ａを通過するより前と、ピストン４のピストンリングが潤滑油供給ノズル１０ａを通過する際と、ピストン４のピストンリング４ａが通過した後との３回に分けて、ピストン４が潤滑油供給ノズル１０ａより潤滑油が噴射することができる。これにより、燃焼室Ｒ１は、内周面に潤滑油の膜が形成されると共に、ピストン４の圧縮により気化した潤滑油の雰囲気に満たされた状態となる。このように潤滑油の雰囲気を、さらにピストン４で圧縮することにより、高温高圧となった潤滑油が着火し、燃焼室Ｒ１内において火炎が形成される。このような燃焼室Ｒ１において、気体燃料と空気とを予混合させ、予混合気を供給している。 The operation of the engine system A according to this embodiment will be described with reference to FIG.
In such an engine system A, before the piston 4 passes through the lubricating oil supply nozzle 10a and before the piston ring of the piston 4 passes through the lubricating oil supply nozzle 10a with respect to the inner peripheral surface of the combustion chamber R1. Then, after the piston ring 4a of the piston 4 has passed, the piston 4 can inject the lubricating oil from the lubricating oil supply nozzle 10a. As a result, in the combustion chamber R1, a film of lubricating oil is formed on the inner peripheral surface and the atmosphere of the lubricating oil vaporized by the compression of the piston 4 is filled. By further compressing the atmosphere of the lubricating oil by the piston 4 as described above, the lubricating oil that has become high temperature and high pressure is ignited, and flame is formed in the combustion chamber R1. In such a combustion chamber R1, the gaseous fuel and air are premixed and the premixed gas is supplied.

このようなエンジンシステムＡにおいて、潤滑油を着火源とするための、圧縮端温度の制御について説明する。
制御部３００は、まず、不図示の温度センサより吸気温度を取得する（ステップＳ１）。 In such an engine system A, control of the compression end temperature for using lubricating oil as an ignition source will be described.
The control unit 300 first acquires the intake air temperature from a temperature sensor (not shown) (step S1).

そして、制御部３００は、取得した吸気温度が目標圧縮端温度範囲に入っているか否かを判断する（ステップＳ２）。吸気温度が目標圧縮端温度範囲内の場合、すなわち、判定がＹＥＳの場合には、制御部３００は、吸気温度を維持する（ステップＳ３）。 Then, the control unit 300 determines whether the acquired intake air temperature is within the target compression end temperature range (step S2). When the intake air temperature is within the target compression end temperature range, that is, when the determination is YES, the control unit 300 maintains the intake air temperature (step S3).

これに対して、吸気温度が目標圧縮端温度範囲から外れている場合、すなわち、判定がＮＯの場合には、制御部３００は、エアクーラに流れる冷却水の流量または温度を制御し、吸気温度を上昇または低下させる（ステップＳ４）。具体的には、吸気温度が目標圧縮端温度範囲よりも高い場合には、制御部３００は、吸気温度を低下させるため、冷却水の流量の増加または温度の低下の制御を行う。また、吸気温度が目標圧縮端温度範囲よりも低い場合には、制御部３００は、吸気温度を上昇させるため、冷却水の流量の減少または温度の上昇の制御を行う。 On the other hand, when the intake air temperature is out of the target compression end temperature range, that is, when the determination is NO, the control unit 300 controls the flow rate or temperature of the cooling water flowing through the air cooler to control the intake air temperature. Raise or lower (step S4). Specifically, when the intake air temperature is higher than the target compression end temperature range, the control unit 300 controls the increase of the flow rate of the cooling water or the decrease of the temperature in order to decrease the intake air temperature. When the intake air temperature is lower than the target compression end temperature range, the control unit 300 controls the decrease of the flow rate of the cooling water or the increase of the temperature in order to increase the intake air temperature.

これにより、圧縮端温度（圧縮端における燃焼室Ｒ１の温度）を潤滑油の着火に適した温度とすることができ、圧縮端で潤滑油を着火させることが可能となる。なお、このような圧縮端温度は、従来のエンジンにおける圧縮端温度よりも高い温度とされている。したがって、潤滑油の着火のタイミングを制御可能となり、潤滑油をパイロット燃料として利用することが可能となる。 Accordingly, the compression end temperature (the temperature of the combustion chamber R1 at the compression end) can be set to a temperature suitable for igniting the lubricating oil, and the lubricating oil can be ignited at the compression end. It should be noted that such a compression end temperature is higher than the compression end temperature in the conventional engine. Therefore, the ignition timing of the lubricating oil can be controlled, and the lubricating oil can be used as the pilot fuel.

また、潤滑油は、シリンダライナ２ａの周面に等間隔で複数設けられた潤滑油供給ノズル１０ａより供給されており、燃焼室Ｒ１内において偏りなく供給されている。したがって、このような潤滑油を着火源とすることで、多点から着火させることができ、燃焼室Ｒ１内において火炎伝播による燃焼が減少するため、燃焼室Ｒ１内において未燃焼の燃料が発生しづらい。すなわち、燃焼室Ｒ１内における予定外の自着火を抑制することにより、ノッキング等の異常燃焼の発生を抑制することができる。 Further, the lubricating oil is supplied from a plurality of lubricating oil supply nozzles 10a provided at equal intervals on the peripheral surface of the cylinder liner 2a, and is evenly supplied in the combustion chamber R1. Therefore, by using such a lubricating oil as the ignition source, it is possible to ignite from multiple points and the combustion due to flame propagation in the combustion chamber R1 is reduced, so that unburned fuel is generated in the combustion chamber R1. difficult. That is, by suppressing unplanned self-ignition in the combustion chamber R1, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion such as knocking.

続いて、空気過剰率の制御について説明する。
制御部３００は、燃焼室Ｒ１における空気過剰率を算出する（ステップＳ１１）。空気過剰率は、例えば、エンジン１の運転負荷や、回転数等から算出される。 Subsequently, control of the excess air ratio will be described.
The controller 300 calculates the excess air ratio in the combustion chamber R1 (step S11). The excess air ratio is calculated, for example, from the operating load of the engine 1, the rotation speed, or the like.

そして、取得した空気過剰率が目標空気過剰率範囲に入っているか否かを判断する（ステップＳ１２）。取得した空気過剰率が目標空気過剰率範囲内である場合、すなわち、判定がＹＥＳの場合には、制御部３００は、空気過剰率を維持する（ステップＳ１３）。 Then, it is determined whether or not the acquired excess air ratio is within the target excess air ratio range (step S12). When the acquired excess air ratio is within the target excess air ratio range, that is, when the determination is YES, the control unit 300 maintains the excess air ratio (step S13).

これに対して、空気過剰率が目標空気過剰率範囲から外れている場合、すなわち、判定がＮＯの場合には、制御部３００は、過給圧を増減させることにより、空気過剰率を増加または減少させる（ステップＳ１４）。具体的には、空気過剰率が大きい場合には、制御部３００は、バイパスバルブを開弁し、過給圧を小さくすることで、空気過剰率を低下させる。また、空気過剰率が小さい場合には、制御部３００は、バイパスバルブを閉弁し、過給圧を大きくすることで、空気過剰率を上昇させる。
これにより、潤滑油の着火による火炎の形成に適した空気過剰率とすることができ、潤滑油の自着火により形成された火炎が燃焼室Ｒ１内において拡散されやすくなる。 On the other hand, when the excess air ratio is out of the target excess air ratio range, that is, when the determination is NO, the control unit 300 increases or decreases the boost pressure to increase or decrease the excess air ratio. Decrease (step S14). Specifically, when the excess air ratio is large, the control unit 300 opens the bypass valve to reduce the boost pressure to reduce the excess air ratio. When the excess air ratio is small, the control unit 300 closes the bypass valve and increases the boost pressure to increase the excess air ratio.
Thereby, the excess air ratio can be set to be suitable for the flame formation due to the ignition of the lubricating oil, and the flame formed due to the self-ignition of the lubricating oil can be easily diffused in the combustion chamber R1.

このような空気過剰率の制御を、圧縮端温度の制御と組み合わせることにより、燃焼室Ｒ１内において、圧縮端で潤滑油を着火し、燃料ガスを燃焼させやすくなる。 By combining the control of the excess air ratio with the control of the compression end temperature, it becomes easier to ignite the lubricating oil at the compression end and burn the fuel gas in the combustion chamber R1.

また、本実施形態においては、空気過剰率を１．８〜２．０の範囲としていることにより、国際海事機関の定める３次規制に則ってエンジン１を稼働させることが可能である。 Further, in the present embodiment, the excess air ratio is set in the range of 1.8 to 2.0, so that the engine 1 can be operated in accordance with the third regulation set by the International Maritime Organization.

なお、潤滑油を着火源とする場合、異常燃焼が生じることなく燃焼させるには、図５に示すエンジン負荷と有効圧縮比との関係に基づいて、下表１のような制御を行う。
具体的には、エンジン負荷が低い運転を行う場合、有効圧縮比は高く設定する。また、高負荷運転の場合と比較して、有効圧縮比は高く、過給圧は低く設定される。エンジン負荷が高い運転に変化させる場合には、有効圧縮比は低く、過給圧は高く設定される。
有効圧縮比は、圧縮端温度と空気過剰率との相関がある。圧縮端温度は、運転条件により定められる。空気過剰率は、過給器の過給圧で制御することが可能であり、有効圧縮比は、排気弁５ａの閉タイミングで制御することが可能である。 When using lubricating oil as the ignition source, in order to burn without causing abnormal combustion, the control shown in Table 1 below is performed based on the relationship between the engine load and the effective compression ratio shown in FIG.
Specifically, when the engine load is low, the effective compression ratio is set high. Further, the effective compression ratio is set higher and the boost pressure is set lower than in the case of high load operation. When changing the operation to a high engine load, the effective compression ratio is set low and the boost pressure is set high.
The effective compression ratio has a correlation between the compression end temperature and the excess air ratio. The compression end temperature is determined by operating conditions. The excess air ratio can be controlled by the supercharging pressure of the supercharger, and the effective compression ratio can be controlled by the closing timing of the exhaust valve 5a.

Figure 2020128710
Figure 2020128710

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態においては、目標空気過剰率範囲を１．８〜２．０としたが、本発明はこれに限定されない。目標空気過剰率範囲は、国際海事機関の２次規制に則って、１．６〜１．８としてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modified examples are possible.
(1) In the above embodiment, the target excess air ratio range is set to 1.8 to 2.0, but the present invention is not limited to this. The target excess air ratio range may be 1.6 to 1.8 according to the second regulation of the International Maritime Organization.

（２）上記実施形態においては、エンジン１は、２ストロークエンジンとしたが、本発明はこれに限定されない。エンジン１は、４ストロークエンジンとしてもよい。 (2) In the above embodiment, the engine 1 is a two-stroke engine, but the present invention is not limited to this. The engine 1 may be a 4-stroke engine.

（３）エンジン１は、気体燃料を燃焼させるガス運転モードと、液体燃料を燃焼させるディーゼル運転モードとを有するデュアルフューエルエンジンとしてもよい。 (3) The engine 1 may be a dual fuel engine having a gas operation mode in which gaseous fuel is combusted and a diesel operation mode in which liquid fuel is combusted.

（４）また、バイパスバルブ２００は、タービン流路Ｒ３と空気バイパス流路Ｒ７とを接続する流路に対して設けられるものとしてもよい。 (4) Further, the bypass valve 200 may be provided for the flow path that connects the turbine flow path R3 and the air bypass flow path R7.

Ａ エンジンシステム
１ エンジン
２ シリンダ部
２ａ シリンダライナ
２ｂ シリンダヘッド
２ｃ シリンダジャケット
３ 燃料噴射弁
４ ピストン
５ 排気弁ユニット
５ａ 排気弁
５ｂ 排気弁筐
５ｃ 排気弁駆動部
６ ピストンロッド
７ クロスヘッド
８ 連接棒
９ クランク軸
１０ 潤滑油供給装置
１０ａ 潤滑油供給ノズル
１００ 過給機
１１０ タービン
１２０ 圧縮機
２００ バイパスバルブ
３００ 制御部
Ｈ 排気ポート
Ｒ１ 燃焼室
Ｒ２ 掃気室
Ｒ３ タービン流路
Ｒ４ 排気流路
Ｒ５ 吸気流路
Ｒ６ バイパス流路
Ｒ７ 空気バイパス流路
Ｓ 掃気ポート A engine system 1 engine 2 cylinder part 2a cylinder liner 2b cylinder head 2c cylinder jacket 3 fuel injection valve 4 piston 5 exhaust valve unit 5a exhaust valve 5b exhaust valve housing 5c exhaust valve drive part 6 piston rod 7 crosshead 8 connecting rod 9 crank Shaft 10 Lubricating oil supply device 10a Lubricating oil supply nozzle 100 Supercharger 110 Turbine 120 Compressor 200 Bypass valve 300 Control unit H Exhaust port R1 Combustion chamber R2 Scavenging chamber R3 Turbine flow path R4 Exhaust flow path R5 Intake flow path R6 Bypass flow Road R7 Air bypass flow path S Scavenging port

Claims (5)

気体燃料を燃焼させる燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンを制御する制御部とを備えるエンジンシステムであって、
前記燃焼室の内周面に潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備え、
前記制御部は、前記燃焼室の圧縮端における燃焼室内温度が前記潤滑油の着火温度となるように制御する
ことを特徴とするエンジンシステム。 An engine system comprising an engine having a combustion chamber for burning gaseous fuel, and a control unit for controlling the engine,
A lubricating oil supply device for supplying lubricating oil to the inner peripheral surface of the combustion chamber,
The engine system is characterized in that the control unit controls the temperature of the combustion chamber at the compression end of the combustion chamber to be the ignition temperature of the lubricating oil. 前記制御部は、吸気温度を制御することにより、前記燃焼室の圧縮端における燃焼室内温度が前記潤滑油の着火温度となるように制御することを特徴とする請求項１記載のエンジンシステム。 The engine system according to claim 1, wherein the control unit controls the intake air temperature so that the temperature of the combustion chamber at the compression end of the combustion chamber becomes the ignition temperature of the lubricating oil. 前記エンジンに空気を供給する過給機を備え、
前記気体燃料は、予混合気として前記燃焼室に供給され、
前記制御部は、過給圧を制御することにより、前記予混合気の空気過剰率を１．０〜２．５の間の範囲とすることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンシステム。 A supercharger for supplying air to the engine,
The gaseous fuel is supplied to the combustion chamber as a premixed gas,
The engine system according to claim 1, wherein the control unit controls the supercharging pressure to set the excess air ratio of the premixed gas to a range between 1.0 and 2.5. .. 前記制御部は、前記予混合気の空気過剰率を１．６〜１．８の間の範囲とすることを特徴とする請求項３記載のエンジンシステム。 The engine system according to claim 3, wherein the control unit sets the excess air ratio of the premixed gas to a range between 1.6 and 1.8. 前記制御部は、前記予混合気の空気過剰率を１．８〜２．０の間の範囲とすることを特徴とする請求項３記載のエンジンシステム。 The engine system according to claim 3, wherein the control unit sets the excess air ratio of the premixed gas to a range between 1.8 and 2.0.
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