JP3490237B2 - Pilot gas pressure control device and pressure control method - Google Patents

Pilot gas pressure control device and pressure control method

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JP3490237B2
JP3490237B2 JP34757296A JP34757296A JP3490237B2 JP 3490237 B2 JP3490237 B2 JP 3490237B2 JP 34757296 A JP34757296 A JP 34757296A JP 34757296 A JP34757296 A JP 34757296A JP 3490237 B2 JP3490237 B2 JP 3490237B2
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gas
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combustion chamber
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】一般に、希薄燃焼ガスエンジ
ンは主燃焼室と予燃焼室により構成される。予燃焼室は
主燃焼室に導入される希薄混合気の点火源として作用す
る。この予燃焼室にはパイロットガスが供給されるが、
本発明は、予燃焼室に供給されるパイロットガスの圧力
の調整機構とその方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Generally, a lean burn gas engine is composed of a main combustion chamber and a precombustion chamber. The pre-combustion chamber acts as an ignition source for the lean mixture introduced into the main combustion chamber. Pilot gas is supplied to this pre-combustion chamber,
The present invention relates to a pressure adjusting mechanism for a pilot gas supplied to a pre-combustion chamber and a method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は従来の希薄燃焼ガスエンジンにお
けるパイロットガスの圧力制御装置を示す。シリンダ1
内の予燃焼室2に供給されるパイロットガス量は、安定
燃焼を確保するために、ガスエンジンの全負荷範囲にわ
たって適正値となるように制御される必要がある。この
制御は、パイロット主管3内のガス圧力と給気管4内の
給気圧力の差圧ΔPを指標として行われ、圧力レギュレ
ータ5を調整することにより実現される。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a pilot gas pressure control system in a conventional lean burn gas engine. Cylinder 1
The amount of pilot gas supplied to the pre-combustion chamber 2 inside must be controlled to be an appropriate value over the entire load range of the gas engine in order to ensure stable combustion. This control is performed using the pressure difference ΔP between the gas pressure in the pilot main pipe 3 and the air supply pressure in the air supply pipe 4 as an index, and is realized by adjusting the pressure regulator 5.

【0003】図10に示すように、従来の圧力レギュレ
ータ5は、弁箱6に移動可能にねじ込まれた圧力調整ね
じ7と、弁箱6内に設けられてガスの流路を開閉する弁
体8と、弁箱6内で前記圧力調整ねじ7にばね受け9を
介して設けられ、前記弁体8を操作する調圧ばね10と
を有している。圧力レギュレータ5の吐出圧力は圧力調
整ねじ7を手動で調整して調圧ばね10により設定す
る。この構造では、圧力調整ねじ7はロックナット11
によって固定されるため、一度設定されるた吐出圧力は
再調整されるまで固定継続される。
As shown in FIG. 10, a conventional pressure regulator 5 includes a pressure adjusting screw 7 movably screwed into a valve box 6 and a valve body which is provided in the valve box 6 to open and close a gas passage. 8 and a pressure adjusting spring 10 that operates the valve body 8 and is provided in the valve box 6 via the spring receiver 9 on the pressure adjusting screw 7. The discharge pressure of the pressure regulator 5 is set by the pressure adjusting spring 10 by manually adjusting the pressure adjusting screw 7. In this structure, the pressure adjusting screw 7 is the lock nut 11
Since the discharge pressure once set is fixed, the discharge pressure once set continues to be fixed until readjusted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の希薄燃焼ガスエ
ンジンにおけるパイロットガスの圧力制御装置によれ
ば、ガスエンジンの運転中に負荷率に応じた最適な前記
差圧ΔPに調整することができないという問題があっ
た。このため、高負荷時には燃焼変動は小さく、気筒間
の燃焼バランスは比較的良いが、低負荷では燃焼変動と
燃焼のばらつきが大きくなりやすい。
According to the conventional pilot gas pressure control device for the lean burn gas engine, it is impossible to adjust the differential pressure .DELTA.P to the optimum value according to the load factor during operation of the gas engine. There was a problem. Therefore, when the load is high, the fluctuation in combustion is small, and the combustion balance between the cylinders is relatively good.

【0005】本発明は、ガスエンジンの運転状態に合わ
せて前記差圧ΔPが最適な値となって良好な運転が行わ
れるようにパイロットガス圧力を制御する装置と方法を
提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling the pilot gas pressure so that the differential pressure ΔP becomes an optimum value in accordance with the operating state of the gas engine and a favorable operation is performed. There is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載されたパ
イロットガスの圧力制御装置は、ガスエンジンの燃焼室
を構成する予燃焼室に供給されるパイロットガスの圧力
を制御するパイロットガスの圧力制御装置において、前
記予燃焼室に接続されるパイロットガス主管にのみ接続
され、圧力調整ネジに連結されたステッピングモータで
開度を調整して前記予燃焼室に供給されるパイロットガ
スの圧力を調整する圧力レギュレータと、前記ガスエン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記ガ
スエンジンにおいて前記パイロットガスの圧力と給気圧
力との差圧を検出する差圧検出手段と、前記ガスエンジ
ンの運転状態に対応した前記差圧の最適値に関するデー
タを有し、前記運転状態検出手段が検出した前記ガスエ
ンジンの運転状態における前記差圧の最適値と、前記差
圧検出手段が検出した実際の差圧との偏差を求め、該偏
差に基づいて前記圧力レギュレータを制御する制御手段
とを有している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a pilot gas pressure control device for controlling the pressure of pilot gas supplied to a pre-combustion chamber constituting a combustion chamber of a gas engine. In the control device, the pressure of pilot gas supplied to the pre-combustion chamber is adjusted by adjusting the opening degree with a stepping motor connected only to the pilot gas main pipe connected to the pre-combustion chamber and connected to a pressure adjusting screw. Pressure regulator, operating state detecting means for detecting an operating state of the gas engine, differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the pilot gas pressure and the supply pressure in the gas engine, and the gas engine The operating state of the gas engine, which has data relating to the optimum value of the differential pressure corresponding to the operating state, and which is detected by the operating state detecting means. And the optimum value of definitive the differential pressure, a deviation between the actual differential pressure the differential pressure detection means detects, and a control means for controlling the pressure regulator based on the deviation.

【0007】請求項2に記載されたパイロットガスの圧
力制御方法は、ガスエンジンの燃焼室を構成する予燃焼
室に供給されるパイロットガスの圧力を制御するパイロ
ットガスの圧力制御方法において、前記ガスエンジンの
運転状態を検出し、前記ガスエンジンの運転状態に対応
した前記パイロットガスの圧力と給気圧力との差圧の最
適値に関するデータから、ガスエンジンの検出された運
転状態における前記差圧の最適値を求め、前記ガスエン
ジンにおける実際の前記差圧を検出し、実際の前記差圧
と実際の運転状態における差圧の最適値との偏差を求
め、前記予燃焼室に接続されるパイロットガス主管にの
み接続されて前記予燃焼室に供給されるパイロットガス
の圧力を調整する圧力レギュレータの開度を調整するス
テッピングモータを該偏差に基づいて制御し、前記パイ
ロットガスの圧力を制御する。
A pilot gas pressure control method according to a second aspect of the present invention is a pilot gas pressure control method for controlling the pressure of pilot gas supplied to a pre-combustion chamber forming a combustion chamber of a gas engine. Detecting the operating state of the engine, from the data regarding the optimum value of the differential pressure between the pressure of the pilot gas and the supply pressure corresponding to the operating state of the gas engine, from the data of the differential pressure in the detected operating state of the gas engine Obtaining the optimum value, detecting the actual differential pressure in the gas engine, determining the deviation between the actual differential pressure and the optimum value of the differential pressure in the actual operating state, the pilot gas connected to the pre-combustion chamber A stepping motor that is connected only to the main pipe and adjusts the opening of a pressure regulator that adjusts the pressure of pilot gas supplied to the pre-combustion chamber Controlled on the basis of the deviation, control the pressure of the pilot gas.

【0008】請求項3に記載されたパイロットガスの圧
力制御装置は、請求項1記載のパイロットガスの圧力制
御装置において、前記運転状態検出手段が、前記ガスエ
ンジンの回転数を検出する回転数検出手段であることを
特徴としている。
A pilot gas pressure control device according to a third aspect is the pilot gas pressure control device according to the first aspect, wherein the operating state detecting means detects a rotational speed of the gas engine. It is characterized by being a means.

【0009】請求項4に記載されたパイロットガスの圧
力制御装置は、請求項1記載のパイロットガスの圧力制
御装置において、前記運転状態検出手段が、前記ガスエ
ンジンの負荷を検出する負荷検出手段であることを特徴
としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pilot gas pressure control apparatus according to the first aspect, wherein the operating state detecting means is load detecting means for detecting a load of the gas engine. It is characterized by being.

【0010】請求項5に記載されたパイロットガスの圧
力制御装置は、請求項1記載のパイロットガスの圧力制
御装置において、前記差圧検出手段が、歪みゲージによ
って構成されることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a pilot gas pressure control apparatus according to the first aspect, wherein the differential pressure detecting means is a strain gauge.

【0011】請求項6に記載されたパイロットガスの圧
力制御装置は、請求項1記載のパイロットガスの圧力制
御装置において、前記差圧検出手段が、ピエゾ素子によ
って構成されることを特徴としている。
A pilot gas pressure control device according to a sixth aspect is the pilot gas pressure control device according to the first aspect, characterized in that the differential pressure detecting means is constituted by a piezo element.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図1
〜図8を参照して説明する。図1はパイロットガスの圧
力制御装置12を有する希薄燃焼ガスエンジン13(ガ
スエンジン、又はエンジンとも略称する)を示す。ガス
エンジン13の複数の主燃焼室14は、各々バランシン
グバルブ15を介して燃料ガス主管16に接続されてい
る。燃料ガス主管16は、ガバナ17に制御される第1
のガス圧力調節弁18と、第2のガス圧力調節弁19を
介して供給源に接続されている。また、各主燃焼室14
には、枝管を介して給気管4が接続されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION One example of an embodiment of the present invention is shown in FIG.
~ It demonstrates with reference to FIG. FIG. 1 shows a lean burn gas engine 13 (gas engine, also abbreviated as engine) having a pilot gas pressure controller 12. The plurality of main combustion chambers 14 of the gas engine 13 are each connected to a fuel gas main pipe 16 via a balancing valve 15. The fuel gas main pipe 16 is controlled by the governor 17.
The gas pressure control valve 18 and the second gas pressure control valve 19 are connected to the supply source. In addition, each main combustion chamber 14
An air supply pipe 4 is connected to the via a branch pipe.

【0013】ガスエンジンの燃焼室は主燃焼室14と予
燃焼室2により構成される。ここで予燃焼室はシリンダ
ヘッド内に設けられ、主燃焼室とは複数の連絡孔により
連通している。各予燃焼室2は、各々パイロットガス主
管3に接続されている。パイロットガス主管3は、直列
に接続された2基の圧力レギュレータ20,20を介し
て前記燃料ガス主管16に接続され、燃料ガスと共通の
供給源に接続されている。
The combustion chamber of the gas engine comprises a main combustion chamber 14 and a pre-combustion chamber 2. Here, the pre-combustion chamber is provided in the cylinder head and communicates with the main combustion chamber through a plurality of communication holes. Each pre-combustion chamber 2 is connected to a pilot gas main pipe 3, respectively. The pilot gas main pipe 3 is connected to the fuel gas main pipe 16 via two pressure regulators 20, 20 connected in series, and is connected to a common supply source with the fuel gas.

【0014】図2は、前記圧力レギュレータを示す図で
ある。弁としての基本的な構成は図10に示した従来の
圧力レギュレータ5と同一である。ガスの流路の開度を
調整する圧力調整ねじ7の上端には、高剛性のゴムカッ
プリング21と継手カラー22を介してステッピングモ
ータ23の駆動軸が連結されている。このステッピング
モータ23は、駆動トルク20kgf・cm、最小0.
6deg/stepの特性を有する。ステッピングモー
タ23に適当な制御信号を与えることによって圧力レギ
ュレータ20のガスの流路の開度を調整することがで
き、これによって予燃焼室2に供給するパイロットガス
の圧力を制御することができる。
FIG. 2 is a diagram showing the pressure regulator. The basic structure of the valve is the same as that of the conventional pressure regulator 5 shown in FIG. The drive shaft of the stepping motor 23 is connected to the upper end of the pressure adjusting screw 7 that adjusts the opening of the gas flow path via a highly rigid rubber coupling 21 and a joint collar 22. The stepping motor 23 has a drive torque of 20 kgf · cm and a minimum of 0.
It has a characteristic of 6 deg / step. The opening degree of the gas flow path of the pressure regulator 20 can be adjusted by giving an appropriate control signal to the stepping motor 23, whereby the pressure of the pilot gas supplied to the pre-combustion chamber 2 can be controlled.

【0015】図3に示す本例のパイロットガスの圧力制
御装置12は、予燃焼室2に供給されるパイロットガス
の圧力をガスエンジン13の運転状態に応じて最適に制
御することを目的としており、ステッピングモータ23
で開度を調整する前記圧力レギュレータ20と、遠隔か
らステッピングモータ23に電気信号(制御信号、制御
値)を与える制御手段30を有している。
The pilot gas pressure control device 12 of this embodiment shown in FIG. 3 is intended to optimally control the pressure of the pilot gas supplied to the pre-combustion chamber 2 in accordance with the operating state of the gas engine 13. , Stepping motor 23
It has the pressure regulator 20 for adjusting the opening degree and the control means 30 for remotely supplying an electric signal (control signal, control value) to the stepping motor 23.

【0016】この制御手段30は、パイロットガスの圧
力と給気圧力との差圧ΔPを指標として圧力レギュレー
タ20を制御する。そのため、制御手段30は、ガスエ
ンジン13の運転状態に対応した前記差圧ΔPの最適値
に関するデータを記憶手段に保持している。このデータ
は燃焼試験により予め求めたものであり、エンジン始動
から定格負荷範囲において、200回転毎、25%(1
3%)負荷率毎に測定した最適な差圧ΔPを示すもので
ある。
The control means 30 controls the pressure regulator 20 using the pressure difference ΔP between the pilot gas pressure and the supply pressure as an index. Therefore, the control means 30 holds the data regarding the optimum value of the differential pressure ΔP corresponding to the operating state of the gas engine 13 in the storage means. This data was obtained in advance by a combustion test, and is 25% (1% for every 200 revolutions in the rated load range from engine start).
3%) shows the optimum differential pressure ΔP measured for each load factor.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】そして、制御手段30は、エンジン回転数
や負荷等のガスエンジン13の運転状態を後述するセン
サで検出し、記憶手段に記憶された前記データに基づ
き、その運転状態における前記差圧ΔPの最適値を求め
てこれを目標値とする。中間運転状態の目標値は補間法
により算出する。サンプリング周期は0.3〜1秒の間
で適当に定め、差圧ΔPのフィードバック制御を行う。
即ち、制御手段30は、サンプリング周期毎に、後述す
るセンサで検出された実際の差圧ΔPと、後述するセン
サで検出されたガスエンジン13の運転状態に対応する
差圧ΔPの最適値との偏差を演算手段にて求め、これを
元に制御値を生成する。
Then, the control means 30 detects the operating state of the gas engine 13 such as the engine speed and load by a sensor described later, and based on the data stored in the storage means, the differential pressure ΔP in the operating state. The optimum value of is obtained and this is set as the target value. The target value for the intermediate operating state is calculated by the interpolation method. The sampling cycle is appropriately set within 0.3 to 1 second, and feedback control of the differential pressure ΔP is performed.
That is, the control means 30 sets, for each sampling cycle, an actual differential pressure ΔP detected by a sensor described later and an optimum value of the differential pressure ΔP corresponding to the operating state of the gas engine 13 detected by a sensor described later. The deviation is calculated by the calculating means, and the control value is generated based on the deviation.

【0019】この制御値に基づき、ドライバ24を介し
てステッピングモータ23を駆動し、圧力レギュレータ
20の開度を調整してガスエンジン13におけるパイロ
ットガスの圧力を制御する。センサからの信号の受け取
りや、生成した制御信号の出力は、入出力手段を介して
行う。
Based on this control value, the stepping motor 23 is driven via the driver 24, the opening of the pressure regulator 20 is adjusted, and the pressure of the pilot gas in the gas engine 13 is controlled. Reception of a signal from the sensor and output of the generated control signal are performed via the input / output means.

【0020】以上説明した本制御手段30におけるフィ
ードバック制御は、以下に示す式によるPIDフィード
バック制御である。 S=PrS−Pr P=KP×S I=I0 +(S/Ti )×ΔT D=Td ×(S−S0 )/ΔT R=K×(P+I+D) 但し、S:偏差、Pr :ΔPの計測値、PrS:ΔPの目
標値、P:比例要素、KP:比例定数、ΔT:サンプリ
ング周期、I:積分要素、I0 :前回のI、T i :積分
定数、D:微分要素、Td :微分成分、S0 :前回の
S、R:レギュレータ調圧ねじの回度、K:スケーリン
グファクタ。
The filter in the control means 30 described above is used.
The feedback control is based on the formula below.
It is back control. S = PrS-Pr P = KP × S I = I0+ (S / Ti) × ΔT D = TdX (S-S0) / ΔT R = K × (P + I + D) However, S: deviation, Pr: Measured value of ΔP, PrS: ΔP eyes
Standard value, P: Proportional element, KP: Proportional constant, ΔT: Sampler
Cycle, I: integral element, I0: Last I, T i: Integral
Constant, D: differential element, Td: Differential component, S0:The previous
S, R: Regulator pressure regulator screw rotation, K: Scaler
Factor.

【0021】上述したように、本例ではガスエンジン1
3における前記差圧ΔPと、ガスエンジン13の回転数
と、ガスエンジン13の負荷を、それぞれセンサで検出
している。まず、差圧ΔPの検出には、歪みゲージ式又
はピエゾ式の圧力センサを用いる。センサの測定レンジ
としては0〜5kgf/cm2 を要する。また、図3に
示した前記制御手段30は、0〜10Vの電圧信号又は
4〜20mAの電流信号として入力信号を与える必要が
あるため、前記圧力センサの出力を適当な電圧・電流値
の電気信号に変換する機器が必要であるが、通常それは
センサに一体に組み込まれている。即ち、歪みゲージ式
の圧力センサの場合には、センサと増幅器(電源として
も機能する)によりブリッジ回路が組まれており、セン
サに加えられた圧力により回路抵抗が変化することを利
用し、増幅器から圧力に比例した電圧信号を得るもので
ある。ピエゾ式の圧力センサの場合には、ピエゾ素子を
受圧部に用い、増幅器(電源としても機能する)により
電圧をかけ、センサに加えられた圧力により電荷が変化
することを利用し、増幅器から圧力に比例した電圧信号
を得るものである。
As described above, in this example, the gas engine 1
Sensors detect the differential pressure ΔP in 3, the rotation speed of the gas engine 13, and the load of the gas engine 13. First, a strain gauge type or piezo type pressure sensor is used to detect the differential pressure ΔP. The measurement range of the sensor is 0 to 5 kgf / cm 2 . Further, since the control means 30 shown in FIG. 3 needs to provide an input signal as a voltage signal of 0 to 10 V or a current signal of 4 to 20 mA, the output of the pressure sensor is set to an electric voltage of a proper voltage / current value. A device to convert the signal is required, which is usually integrated into the sensor. That is, in the case of a strain gauge type pressure sensor, a bridge circuit is built up by the sensor and an amplifier (which also functions as a power source), and the fact that the circuit resistance changes due to the pressure applied to the sensor is utilized. From which a voltage signal proportional to the pressure is obtained. In the case of a piezo-type pressure sensor, a piezo element is used for the pressure receiving part, a voltage is applied by an amplifier (which also functions as a power supply), and the change in the electric charge due to the pressure applied to the sensor is used. A voltage signal proportional to is obtained.

【0022】何れかの種類の圧力センサを、パイロット
ガス主管3と、給気管4にそれぞれ取り付ける。2つの
圧力センサから送られてくる信号を電気信号として制御
手段30に入力する。制御手段30では演算手段におい
て2つの信号の差を求め、これによって前記差圧ΔPを
算出する。なお、圧力センサは、例えば管の端部等に取
り付けられている閉止フランジ部に圧力センサ取付け用
のねじ座を設けて設置してもよい。
Any type of pressure sensor is attached to the pilot gas main pipe 3 and the air supply pipe 4, respectively. The signals sent from the two pressure sensors are input to the control means 30 as electric signals. In the control means 30, the difference between the two signals is obtained by the calculation means, and the differential pressure ΔP is calculated from this. The pressure sensor may be installed, for example, by providing a screw seat for mounting the pressure sensor on a closing flange portion attached to the end portion of the pipe or the like.

【0023】圧力センサとしては、歪みゲージ式又はピ
エゾ式の圧力センサの他に、差圧変換器を利用すること
ができる。これは、ダイヤフラムに2系統の圧力を加
え、ダイヤフラムが差圧を受けてわずかに変位し、両側
に相対する固定電極の間の静電容量が変化したことを電
子回路によって4〜20mAの電気信号に変換して出力
するものである。この場合には、パイロットガス主管3
と給気管4から差圧変換器にそれぞれ圧力導入配管(φ
6mm程度)を配管し、差圧変換器からの信号を制御手
段30に入力する。
As the pressure sensor, a strain gauge type or piezo type pressure sensor as well as a differential pressure converter can be used. This is because an electric signal of 4 to 20 mA is generated by an electronic circuit that the diaphragm is displaced slightly due to the differential pressure applied to the diaphragm by the pressure applied to the diaphragm and the capacitance between the fixed electrodes facing each other changes. It is converted to and output. In this case, the pilot gas main pipe 3
From the air supply pipe 4 to the differential pressure transducer
(About 6 mm), and a signal from the differential pressure converter is input to the control means 30.

【0024】次に、ガスエンジン13の回転数の検出に
ついて説明する。図4に示すように、ガスエンジン13
のクランク軸に組み付けられているリングギヤ25(ス
タータの回転力をクランク信号に伝達するためのギヤ)
の歯面に対して直角に電磁ピックアップ26を取付け、
リングギア25の回転を電磁ピックアップ26で検出す
る。電磁ピックアップ26が出力するパルス信号をF/
V変換器27で0〜10Vに電圧変換して前記制御手段
30に入力する。
Next, the detection of the rotational speed of the gas engine 13 will be described. As shown in FIG. 4, the gas engine 13
Ring gear 25 (gear for transmitting the rotational force of the starter to the crank signal) mounted on the crankshaft of
Attach the electromagnetic pickup 26 at a right angle to the tooth surface of
The rotation of the ring gear 25 is detected by the electromagnetic pickup 26. The pulse signal output by the electromagnetic pickup 26 is F /
The voltage is converted to 0 to 10 V by the V converter 27 and input to the control means 30.

【0025】他の方法としては、電磁ピックアップ26
を用いてリングギア25の回転を検出し、図4に示すよ
うに発電機の制御盤28に組み込まれているエンジン回
転制御用のガバナに含まれる回転モニタ信号(4〜20
mA)を利用して電磁ピックアップ26のパルス信号を
電圧に変換し、制御手段30に入力することもできる。
As another method, the electromagnetic pickup 26
Is used to detect the rotation of the ring gear 25, and the rotation monitor signal (4 to 20) included in the governor for engine rotation control incorporated in the control panel 28 of the generator as shown in FIG.
It is also possible to convert the pulse signal of the electromagnetic pickup 26 into a voltage using mA) and input it to the control means 30.

【0026】リングギア25を装着していないエンジン
13においては、電磁ピックアップ26に替えて光反射
式の回転検出器を用いることができる。この場合にも、
回転検出器が出力するパルスを電圧に変換して制御手段
30に入力する。
In the engine 13 not equipped with the ring gear 25, a light reflection type rotation detector can be used instead of the electromagnetic pickup 26. Also in this case,
The pulse output from the rotation detector is converted into a voltage and input to the control means 30.

【0027】次に、ガスエンジン13の負荷の検出につ
いて説明する。図4に示すように発電機の制御盤28に
電力メータ(kWトランスジューサ)を取付け、その出
力を電気信号(0〜10V又は4〜20mA)に変換し
て制御手段30に入力する。
Next, the detection of the load on the gas engine 13 will be described. As shown in FIG. 4, a power meter (kW transducer) is attached to the control panel 28 of the generator, the output thereof is converted into an electric signal (0 to 10 V or 4 to 20 mA) and input to the control means 30.

【0028】次に、本例のパイロットガスの圧力制御装
置12における制御の手順について図5を参照して説明
する。ガスエンジン13が始動し、本圧力制御装置12
が制御を開始すると、まず制御モードと設定モードの何
れかのモードが選択される。設定モードにおいては、差
圧ΔPの目標値とPIDパラメータが設定される。
Next, a control procedure in the pilot gas pressure control device 12 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The gas engine 13 starts, and the pressure control device 12
When the control starts, either the control mode or the setting mode is selected. In the setting mode, the target value of the differential pressure ΔP and the PID parameter are set.

【0029】制御モードにおいては、まずガスエンジン
13の回転数が300rpmよりも大きいか否かが判断
され(SP1)、回転数が300rpmを越える場合に
はセンサが検出したガスエンジン13の回転数を読み込
み(SP2)、回転数に対応するΔPを記憶手段のデー
タから算出して目標値とする(SP3)。次に、センサ
が検出したガスエンジン13のΔPを読み込み(SP
4)、前述したPIDフィードバック制御の式に基づい
て制御値を計算する(SP5)。この制御値に基づいて
圧力レギュレータ20のステッピングモータ23にパル
ス信号を出力する(SP6)。
In the control mode, it is first judged whether or not the rotation speed of the gas engine 13 is higher than 300 rpm (SP1). If the rotation speed exceeds 300 rpm, the rotation speed of the gas engine 13 detected by the sensor is set. Reading (SP2), ΔP corresponding to the number of rotations is calculated from the data of the storage means and set as a target value (SP3). Next, the ΔP of the gas engine 13 detected by the sensor is read (SP
4) Calculate the control value based on the above-mentioned PID feedback control formula (SP5). A pulse signal is output to the stepping motor 23 of the pressure regulator 20 based on this control value (SP6).

【0030】次に回転数が定格回転数に達しているか否
かが判断され(SP7)、達していない場合には以上S
P1からSP6の手順が繰り返され、回転数に応じたΔ
Pのフィードバック制御が続行される。回転数が定格回
転数になっている場合には、以下SP8からSP12に
示す負荷率に応じたΔPのフィードバック制御に移行す
る。
Next, it is judged whether or not the number of revolutions reaches the rated number of revolutions (SP7), and if not, the above S
The procedure from P1 to SP6 is repeated, and Δ
Feedback control of P is continued. When the number of revolutions is the rated number of revolutions, the process shifts to the feedback control of ΔP according to the load factor shown in SP8 to SP12 below.

【0031】回転数が定格回転数に達している場合に
は、センサによってガスエンジン13の負荷率が読み込
まれ(SP8)、負荷率に対応するΔPを記憶手段のデ
ータから算出して目標値とする(SP9)。次に、セン
サが検出したガスエンジン13のΔPを読み込み(SP
10)、前述したPIDフィードバック制御の式に基づ
いて制御値を計算する(SP11)。この制御値に基づ
いて圧力レギュレータ20のステッピングモータ23に
パルス信号を出力する(SP12)。
When the number of revolutions has reached the rated number of revolutions, the load factor of the gas engine 13 is read by the sensor (SP8), and ΔP corresponding to the load factor is calculated from the data of the storage means to obtain the target value. Yes (SP9). Next, the ΔP of the gas engine 13 detected by the sensor is read (SP
10), a control value is calculated based on the above-mentioned PID feedback control formula (SP11). A pulse signal is output to the stepping motor 23 of the pressure regulator 20 based on this control value (SP12).

【0032】次に機関が停止されたか否かが判断され
(SP13)、停止していなければ以上SP8からSP
12の手順が繰り返され、負荷率に応じたΔPのフィー
ドバック制御が続行される。機関が停止されれば、制御
モードと設定モードを選択する段階に移行する。
Next, it is judged whether or not the engine is stopped (SP13). If not stopped, the above SP8 to SP
The procedure of 12 is repeated, and the feedback control of ΔP according to the load factor is continued. If the engine is shut down, the control mode and the setting mode are selected.

【0033】本例(実施例)の有効性を6シリンダエン
ジン(シリンダ径260mm)によりサンプリング周期
1秒で実験検証した。図6は負荷率に対するΔP制御の
関係を示し、図7は負荷率に対する排気温度の気筒間の
変動との関係を示し、図8は負荷率に対するPmiの気筒
間の変動との関係を示す。なお、Pmiは、各シリンダに
歪みゲージ式やピエゾ式の圧力センサ(耐圧200kg
f/cm2 )を設けて圧力を測定し、この圧力データを
用いて熱力学的に計算する。偏差は気筒間の最大と最小
の差と定義し、制御手段30の演算手段で計算する。
The effectiveness of this example (embodiment) was experimentally verified by a 6-cylinder engine (cylinder diameter 260 mm) with a sampling cycle of 1 second. 6 shows the relationship of ΔP control with respect to the load factor, FIG. 7 shows the relationship with the variation of exhaust temperature with respect to the cylinder between load factors, and FIG. 8 shows the relation with the variation of P mi with respect to the load factor between cylinders. . In addition, P mi is a strain gauge type or piezo type pressure sensor (withstand pressure of 200 kg) for each cylinder.
f / cm 2 ) is provided to measure the pressure, and this pressure data is used to calculate thermodynamically. The deviation is defined as the maximum and minimum difference between the cylinders, and is calculated by the calculation means of the control means 30.

【0034】図6〜図8に示す実験結果から分かるよう
に、本例の制御装置によれば、負荷率13%〜50%の
範囲においてΔP、排気温度の気筒間の変動、Pmiの気
筒間の変動のいずれもが従来例に比べて改善されてい
る。例えば、20%負荷時に、排気温度偏差は250℃
から145℃になり、Pmi偏差は2.8kgf/cm2
から1.5kgf/cm2 に改善されている。このよう
に、本例のパイロットガスの圧力制御装置12によれ
ば、ガスエンジン13におけるガス燃料の燃焼が安定化
する。
As can be seen from the experimental results shown in FIGS. 6 to 8, according to the control device of the present example, ΔP, the variation of exhaust temperature between cylinders, and the cylinder of P mi in the range of load factor 13% to 50%. Any of the fluctuations between them is improved compared to the conventional example. For example, when the load is 20%, the exhaust temperature deviation is 250 ° C.
To 145 ° C., P mi deviation is 2.8 kgf / cm 2
To 1.5 kgf / cm 2 . In this way, according to the pilot gas pressure control device 12 of the present example, the combustion of the gas fuel in the gas engine 13 is stabilized.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のパイロットガスの圧力制御装置
によれば、パイロットガスを予燃焼室に供給する圧力レ
ギュレータをステッピングモータ駆動とし、これをパイ
ロットガスの圧力と給気圧力との差圧によるフィードバ
ック制御で操作しているので、シリンダヘッドに設けら
れている予燃焼室に供給されるパイロットガスの供給が
適正になり、これによってガスエンジンにおけるガス燃
料の燃焼が安定化するという効果が得られる。
According to the pilot gas pressure controller of the present invention, the pressure regulator for supplying pilot gas to the pre-combustion chamber is driven by a stepping motor, and this is controlled by the differential pressure between the pilot gas pressure and the supply pressure. Since the operation is performed by the feedback control, the pilot gas supplied to the pre-combustion chamber provided in the cylinder head becomes appropriate, and the combustion of the gas fuel in the gas engine is stabilized. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態の一例であるパイロットガ
スの圧力制御装置を有する希薄燃焼ガスエンジンを示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a lean burn gas engine having a pilot gas pressure control device according to an example of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の一例において使用される
圧力レギュレータの正面図である。
FIG. 2 is a front view of a pressure regulator used in an example of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態の一例における制御ブロッ
ク線図である。
FIG. 3 is a control block diagram according to an example of an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の一例における回転数の検
出センサの一構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a rotation speed detection sensor in an example of an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態の一例における制御手段の
制御手順を示す流れ図である。
FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of the control means in the example of the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態の一例における負荷率とΔ
P制御の関係を示す図である。
FIG. 6 is a load ratio and Δ in the example of the embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the relationship of P control.

【図7】本発明の実施の形態の一例における負荷率と排
気温度の気筒間の変動との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a load factor and a variation in exhaust temperature between cylinders in an example of an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態の一例における負荷率とP
miの気筒間の変動との関係を示す図である。
FIG. 8 is a load ratio and P in an example of the embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the relationship with the fluctuation between cylinders of mi .

【図9】従来のガスエンジンを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a conventional gas engine.

【図10】従来のガスエンジンにおいて使用されていた
圧力レギュレータの断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a pressure regulator used in a conventional gas engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 予燃焼室 12 圧力制御装置 13 ガスエンジン 14 主燃焼室 20 圧力レギュレータ 23 ステッピングモータ 30 制御手段 2 Pre-combustion chamber 12 Pressure control device 13 gas engine 14 Main combustion chamber 20 pressure regulator 23 Stepping motor 30 control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 21/02 301 F02B 43/04 F02D 19/02 F02D 45/00 301 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02M 21/02 301 F02B 43/04 F02D 19/02 F02D 45/00 301

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガスエンジンの燃焼室を構成する予燃焼
室に供給されるパイロットガスの圧力を制御するパイロ
ットガスの圧力制御装置において、前記予燃焼室に接続されるパイロットガス主管にのみ接
続され、圧力調整ネジに連結された ステッピングモータ
で開度を調整して前記予燃焼室に供給されるパイロット
ガスの圧力を調整する圧力レギュレータと、 前記ガスエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
段と、 前記ガスエンジンにおいて前記パイロットガスの圧力と
給気圧力との差圧を検出する差圧検出手段と、 前記ガスエンジンの運転状態に対応した前記差圧の最適
値に関するデータを有し、前記運転状態検出手段が検出
した前記ガスエンジンの運転状態における前記差圧の最
適値と、前記差圧検出手段が検出した実際の差圧との偏
差を求め、該偏差に基づいて前記圧力レギュレータを制
御する制御手段とを有するパイロットガスの圧力制御装
置。
1. A pilot gas pressure control device for controlling the pressure of pilot gas supplied to a pre-combustion chamber constituting a combustion chamber of a gas engine, wherein only a pilot gas main pipe connected to the pre-combustion chamber is connected.
And a pressure regulator for adjusting the opening of a pilot gas supplied to the pre-combustion chamber by adjusting the opening degree by a stepping motor connected to a pressure adjusting screw, and an operating state detection for detecting the operating state of the gas engine. Means, differential pressure detection means for detecting a differential pressure between the pressure of the pilot gas and the supply pressure in the gas engine, and having data regarding an optimum value of the differential pressure corresponding to the operating state of the gas engine, The deviation between the optimum value of the differential pressure in the operating state of the gas engine detected by the operating state detecting means and the actual differential pressure detected by the differential pressure detecting means is obtained, and the pressure regulator is operated based on the deviation. And a control unit for controlling the pressure of pilot gas.
【請求項2】 ガスエンジンの燃焼室を構成する予燃焼
室に供給されるパイロットガスの圧力を制御するパイロ
ットガスの圧力制御方法において、 前記ガスエンジンの運転状態を検出し、前記ガスエンジ
ンの運転状態に対応した前記パイロットガスの圧力と給
気圧力との差圧の最適値に関するデータから、 ガスエンジンの検出された運転状態における前記差圧の
最適値を求め、 前記ガスエンジンにおける実際の前記差圧を検出し、 実際の前記差圧と実際の運転状態における差圧の最適値
との偏差を求め、前記予燃焼室に接続されるパイロット
ガス主管にのみ接続されて前記予燃焼室に供給されるパ
イロットガスの圧力を調整する圧力レギュレータの開度
を調整するステッピングモータを該偏差に基づいて制御
し、前記パイロットガスの圧力を制御するパイロットガ
スの圧力制御方法。
2. A pilot gas pressure control method for controlling the pressure of pilot gas supplied to a pre-combustion chamber constituting a combustion chamber of a gas engine, wherein the operating state of the gas engine is detected to operate the gas engine. From the data on the optimum value of the differential pressure between the pilot gas pressure and the supply pressure corresponding to the state, the optimum value of the differential pressure in the detected operating state of the gas engine is obtained, and the actual difference in the gas engine The pilot connected to the pre-combustion chamber detects the pressure and obtains the deviation between the actual differential pressure and the optimal differential pressure in the actual operating condition.
A pilot that controls a stepping motor that is connected only to a gas main pipe and that adjusts the opening of a pressure regulator that adjusts the pressure of pilot gas that is supplied to the pre-combustion chamber based on the deviation, and that controls the pressure of the pilot gas. Gas pressure control method.
【請求項3】 前記運転状態検出手段が、前記ガスエン
ジンの回転数を検出する回転数検出手段である請求項1
記載のパイロットガスの圧力制御装置。
3. The operating state detecting means is a rotating speed detecting means for detecting a rotating speed of the gas engine.
The pilot gas pressure control device described.
【請求項4】 前記運転状態検出手段が、前記ガスエン
ジンの負荷を検出する負荷検出手段である請求項1記載
のパイロットガスの圧力制御装置。
4. The pilot gas pressure control device according to claim 1, wherein the operating state detecting means is a load detecting means for detecting a load of the gas engine.
【請求項5】 前記差圧検出手段が、歪みゲージによっ
て構成される請求項1記載のパイロットガスの圧力制御
装置。
5. The pilot gas pressure control device according to claim 1, wherein said differential pressure detecting means is constituted by a strain gauge.
【請求項6】 前記差圧検出手段が、ピエゾ素子によっ
て構成される請求項1記載のパイロットガスの圧力制御
装置。
6. The pilot gas pressure control device according to claim 1, wherein said differential pressure detection means is constituted by a piezo element.
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