JP2022098361A - エンジンシステムおよびエンジン発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エンジンを停止することなく、バルブの開度をイニシャライズできるエンジンシステムおよびエンジン発電システムを提供すること。【解決手段】エンジンシステム２に、エンジン３と、燃料供給ライン６１と、バルブ７と、制御部４とを備える。そして、制御部４に、バルブ７の開度が予め設定された閾値を超えたときに、エンジン３の回転数を上昇させた後、バルブ７を閉じてバルブ７の開度をイニシャライズさせ、その後、エンジン３が停止する前に、バルブを開かせる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンシステムおよびエンジン発電システムに関する。

従来、エンジンと、エンジンにより駆動されて発電する発電装置と、エンジンに供給される燃料を調量する調量部と、調量部を制御する制御装置とを備えるエンジン発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

そのようなエンジン発電機では、制御装置からの制御信号に応じて、調量部がエンジンに燃料を供給するための燃料供給ラインを開閉する。

特開２０１１－２４３５４号公報

特許文献１に記載のエンジン発電機では、ノイズなどに起因して、制御装置からの制御信号と、実際の調量部（バルブ）の開度とがずれる場合がある。この場合、調量部を閉じて、調量部の開度をイニシャライズすることが要求される。

しかるに、特許文献１に記載のエンジン発電機では、発電装置の常時駆動が望まれる場合がある。調量部を閉じてイニシャライズすると、エンジンに対する燃料の供給が停止してエンジンが停止してしまう。そのため、エンジンを停止することなく、調量部を閉じてイニシャライズしたいという要望がある。

そこで、本発明は、エンジンを停止することなく、バルブの開度をイニシャライズできるエンジンシステムおよびエンジン発電システムを提供する。

本発明［１］は、ガス燃料が供給されるエンジンと、前記エンジンにガス燃料を供給するための燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインを開閉するバルブであり、開度検知機能を備えないバルブであって、前記エンジンに対するガス燃料の供給量を調整するバルブと、前記バルブの開閉、および、前記エンジンの回転数を制御可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記バルブの開度が予め設定された閾値を超えたときに、前記エンジンの回転数を上昇させた後、前記バルブを閉じて前記バルブの開度をイニシャライズし、その後、前記エンジンが停止する前に、前記バルブを開く、エンジンシステムを含む。

本発明［２］は、上記［１］に記載のエンジンシステムと、前記エンジンにより駆動されて発電する発電装置と、を備える、エンジン発電システムを含む。

本発明［３］は、前記制御部は、前記発電装置の発電を制御可能であり、前記制御部は、前記バルブの開度が予め設定された閾値を超えたときに、前記発電装置による発電量を低下させて、前記エンジンの回転数を上昇させる、上記［２］に記載のエンジン発電システムを含む。

本発明のエンジンシステムおよびエンジン発電システムによれば、バルブの開度が予め設定された閾値を超えたときに、制御部が、エンジンの回転数を上昇させた後、バルブを閉じてバルブの開度をイニシャライズし、その後、エンジンが停止する前に、バルブを開く。そのため、エンジンを停止することなく、バルブの開度をイニシャライズできる。

図１は、本発明のエンジン発電システムの一実施形態を示す概略構成図である。 図２は、図１に示すエンジン発電システムの制御のフローチャートを示す。

＜エンジン発電システム＞
図１を用いて、本発明のエンジン発電システムの一実施形態を説明する。

図１に示すように、エンジン発電システム１は、エンジンシステム２と、発電装置５と、制御部４とを備える。

エンジンシステム２は、エンジン３と、供給ライン６と、バルブ７と、ステッピングモータ８と、スロットル９とを備える。

エンジン３として、例えば、公知のレシプロエンジンが挙げられる。エンジン３は、ガス燃料が供給されて駆動する。ガス燃料として、例えば、バイオガスが挙げられる。バイオガスは、有機性廃棄物のメタン発酵により発生する。有機性廃棄物として、例えば、生物の排泄物、および、食品廃棄物が挙げられる。

バイオガスは、メタンと、二酸化炭素とを含有する。バイオガスにおけるメタンの含有割合は、例えば、５０体積％以上８０体積％以下である。バイオガスにおける二酸化炭素の含有割合は、例えば、２０体積％以上５０体積％以下である。

供給ライン６は、燃料供給ライン６１と、空気供給ライン６２と、インテークマニホールド６３とを有する。

燃料供給ライン６１は、エンジン３にガス燃料を供給するための配管である。燃料供給方向における燃料供給ライン６１の上流端部は、図示しないが、ガス燃料の貯蔵タンクに接続される。燃料供給方向における燃料供給ライン６１の下流端部は、インテークマニホールド６３に接続される。

空気供給ライン６２は、エンジン３に空気を供給するための配管である。空気供給方向における空気供給ライン６２の上流端部は、図示しないが、大気に開放される。空気供給方向における空気供給ライン６２の下流端部は、インテークマニホールド６３に接続される。

インテークマニホールド６３は、燃料供給ライン６１から供給されるガス燃料と空気供給ライン６２から供給される空気との混合気を、エンジン３に供給するための配管である。混合気供給方向におけるインテークマニホールド６３の上流端部には、燃料供給ライン６１および空気供給ライン６２が接続されている。混合気供給方向におけるインテークマニホールド６３の下流端部は、エンジン３に接続される。

バルブ７は、エンジン３に対するガス燃料の供給量を調整する。バルブ７は、燃料供給ライン６１に設けられ、燃料供給ライン６１を開閉可能である。バルブ７は、開度検知機能を備えていない。

ステッピングモータ８は、所定の角度ずつ段階的に回転する。ステッピングモータ８は、バルブ７に接続されており、段階的に回転することにより、バルブ７を段階的に開閉する。

スロットル９は、回転数により、エンジン３に対する空気の供給量を調整する。スロットル９は、空気供給ライン６２に設けられる。

発電装置５は、エンジン３により駆動されて発電する。発電装置５は、公知の発電機であって、発電形式は特に制限されない。

制御部４は、バルブ７の開閉、スロットル９の回転数、および、エンジン３の回転数を制御可能である。本実施形態では、制御部４は、ステッピングモータ８の回転を制御可能であり、ステッピングモータ８の回転を制御することにより、バルブ７の開閉を制御する。また、制御部４は、発電装置５の発電を制御可能であり、発電装置５の発電量を制御することにより、エンジン３の回転数を制御する。制御部４は、ステッピングモータ８と、スロットル９と、発電装置５とのそれぞれに電気的に接続される。なお、本実施形態では、エンジン発電システム１が、エンジンシステム２と、制御部４とを分けて備えるが、制御部４は、エンジンシステム２に含まれていてもよい。

＜エンジン発電システムの動作＞
図２を参照して、エンジン発電システム１の動作について説明する。

エンジン発電システム１では、まず、制御部４が、空気とガス燃料との混合比が所定の割合となるように、スロットル９を回転させるとともに、ステッピングモータ８を所定のステップ回転させてバルブ７を開く。そして、制御部４は、ステッピングモータ８のステップ数を、バルブ７の開度ｎとして記憶する（Ｓ１）。

次いで、制御部４は、記憶したバルブ７の開度ｎが、予め設定された閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ２）。

バルブ７の開度ｎが閾値を超えていない場合（Ｓ２のＮｏ）、制御部４は、ステッピングモータ８をさらに回転させたか否かを判断して、バルブ７の開度に変更があるか否かを判断する（Ｓ３）。バルブ７の開度の変更がない場合（Ｓ３のＮｏ）、制御部４は、Ｓ２およびＳ３を繰り返す。

バルブ７の開度が変更された場合（Ｓ３のＹｅｓ）、制御部４は、ステッピングモータ８の回転により、バルブ７の開度が増えたか否かを判断する（Ｓ４）。

バルブ７の開度が増えた場合（Ｓ４のＹｅｓ）、制御部４は、記憶するバルブ７の開度ｎにバルブ７の開度の増加分（ステッピングモータ８のステップ数）ｘを足して、新たなバルブ７の開度ｎとして記憶する（Ｓ５）。また、バルブ７の開度が増えていない場合（Ｓ４のＮｏ）、バルブ７の開度は、減少している。そのため、制御部４は、記憶するバルブ７の開度ｎから、バルブ７の開度の減少分（ステッピングモータ８のステップ数）ｙを引いて、新たなバルブ７の開度ｎとして記憶する（Ｓ６）。その後、制御部４は、再度、記憶したバルブ７の開度ｎが、予め設定された閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ２）。

バルブ７の開度ｎが閾値を超えた場合（Ｓ２のＹｅｓ）、制御部４は、エンジン３の回転数を上昇させる（Ｓ７）。本実施形態では、制御部４は、バルブ７の開度ｎが予め設定された閾値を超えたときに、発電装置５による発電量を低下させて、エンジン３の回転数を上昇させる。

そして、制御部４は、エンジン３の回転数を上昇させた後、バルブ７を閉じてバルブ７の開度をイニシャライズし、記憶するバルブ７の開度ｎを０に調整する（Ｓ８）。

その後、制御部４は、エンジン発電システム１の停止信号が入力されていない場合（Ｓ９のＮｏ）、エンジン３が停止する前に、バルブ７を開く（Ｓ１０）。そして、制御部４は、Ｓ１に戻って、バルブ７の開度ｎを記憶する。

このようなエンジン発電システム１では、制御部４に停止信号が入力されるまで（Ｓ９のＹｅｓ）、上記した制御を繰り返す。

＜作用効果＞
エンジン発電システム１によれば、スロットル９の開度ｎが予め設定された閾値を超えたときに（Ｓ２のＹｅｓ）、制御部４が、エンジン３の回転数を上昇させた後（Ｓ７）、バルブ７を閉じてバルブ７の開度をイニシャライズし（Ｓ８）、その後、エンジン３が停止する前に、バルブ７を開く（Ｓ１０）。そのため、エンジン３を停止することなく、バルブ７の開度をイニシャライズでき、発電装置５を常時駆動させることができる。

＜変形例＞
上記した実施形態では、制御部４が、発電装置５による発電量を低下させて、エンジン３の回転数を上昇させるが、本発明は、これに限定されない。例えば、制御部４がスロットル９の回転数を増加させて、エンジン３に供給される空気量を増加させて、エンジン３の回転数を上昇させてもよい。また、エンジン３と発電装置５との間に変速機を設けて、ギア比を変えることにより、エンジン３の回転数を上昇させることもできる。

これら変形例によっても、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

１ エンジン発電システム
２ エンジンシステム
３ エンジン
４ 制御部
５ 発電装置
６１ 燃料供給ライン
７ バルブ

Claims (3)

1. ガス燃料が供給されるエンジンと、
   前記エンジンにガス燃料を供給するための燃料供給ラインと、
   前記燃料供給ラインを開閉するバルブであり、開度検知機能を備えないバルブであって、前記エンジンに対するガス燃料の供給量を調整するバルブと、
   前記バルブの開閉、および、前記エンジンの回転数を制御可能な制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記バルブの開度が予め設定された閾値を超えたときに、前記エンジンの回転数を上昇させた後、前記バルブを閉じて前記バルブの開度をイニシャライズし、
   その後、前記エンジンが停止する前に、前記バルブを開く、エンジンシステム。
2. 請求項１に記載のエンジンシステムと、
   前記エンジンにより駆動されて発電する発電装置と、を備える、エンジン発電システム。
3. 前記制御部は、前記発電装置の発電を制御可能であり、
   前記制御部は、前記バルブの開度が予め設定された閾値を超えたときに、前記発電装置による発電量を低下させて、前記エンジンの回転数を上昇させる、請求項２に記載のエンジン発電システム。

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