JP4727446B2 - Gas engine intake system - Google Patents
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Description
本発明は、ガスミキサーで生成された燃料ガスと空気との混合気を、吸気通路に設置されて該混合気の流量を制御するスロットル弁を通し、吸気マニホールド及び吸気弁を経てエンジンのシリンダに供給するように構成されたガスエンジンの吸気装置に関する。 In the present invention, a mixture of fuel gas and air generated by a gas mixer is passed through a throttle valve that is installed in an intake passage and controls the flow rate of the mixture, and passes through an intake manifold and an intake valve to an engine cylinder. The present invention relates to an intake device for a gas engine configured to supply.
図8は、従来のガスエンジンの吸気装置を示す構成図である。
図8において、100はエンジン(ガスエンジン)、4は該エンジン100のシリンダ(この例では6シリンダ)、5はクランク軸である。1は吸気マニホールド、3は該吸気マニホールド1と前記各シリンダ4とを接続する吸気枝管で該吸気枝管3と前記各シリンダ4とを接続する吸気ポートには吸気弁(いずれも図示省略)が設けられている。
6は排気マニホールド、7は該排気マニホールド6と前記各シリンダ4とを接続する排気枝管で該排気枝管7と前記各シリンダ4とを接続する排気ポートには排気弁(いずれも図示省略)が設けられている。8は該排気マニホールド6の排気出口に接続される排気管である。
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional gas engine intake device.
In FIG. 8, 100 is an engine (gas engine), 4 is a cylinder of the engine 100 (6 cylinders in this example), and 5 is a crankshaft.
6 is an exhaust manifold, 7 is an exhaust branch pipe connecting the
2は前記吸気マニホールドに接続される吸気管で、該吸気管2にはエアクリーナ12、前記エアクリーナ12を経た空気と燃料ガス管30からの燃料ガスとの混合気を生成するガスミキサー11、該混合気の流量を制御するスロットル弁10が設置されている。
22は前記エンジン100のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、23はエンジン100の負荷(エンジン出力)を検出する負荷検出器、20はコントローラで、該コントローラ20は前記エンジン回転数検出器22から入力されるエンジン回転数の検出値及び前記負荷検出器23から入力されるエンジン負荷の検出値に基づき、前記スロットル弁10の開度を該エンジン回転数及びエンジン負荷に適合する開度に制御するようになっている。
22 is an engine speed detector for detecting the engine speed of the
また、特許文献1(特開2001−193468号公報)には、ガスミキサーで生成された燃料ガスと空気との混合気を、過給機のコンプレッサで圧縮してエンジンの吸気弁を経てシリンダに供給するように構成されたミラーサイクルガスエンジンにおいて、排気マニホールドの容積とエンジンの行程容積との比及び圧縮比と行程容積との比を適正値に設定することにより、ポンピングロスを低減するようにした技術が提供されている。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-193468), a mixture of fuel gas and air generated by a gas mixer is compressed by a compressor of a supercharger and passed through an intake valve of an engine to a cylinder. In the Miller cycle gas engine configured to supply, the pumping loss is reduced by setting the ratio of the exhaust manifold volume to the engine stroke volume and the ratio of the compression ratio to the stroke volume to appropriate values. Technology has been provided.
図8に示されるような従来のガスエンジンにおいては、コントローラ20によって、エンジン回転数検出器22からのエンジン回転数の検出値及び負荷検出器23からのエンジン負荷(エンジン出力)の検出値に基づき、スロットル弁10の開度を、図9(A)のようにエンジン出力の設計点L1からエンジン出力の低下に従い(またエンジン回転数の低下に従い)小さくなるように制御している。
このため、エンジン100の部分負荷運転時にはスロットル弁10の開度を小さく絞ることとなり、これに伴い図9(B)のようにスロットル弁10〜吸気弁間の吸気負圧が大きくなって吸気のポンプ損失(ポンピングロス)が増大し、図9(C)のようにエンジンの熱効率が低下する。
In the conventional gas engine as shown in FIG. 8, the
Therefore, during partial load operation of the
尚、前記特許文献1(特開2001−193468号公報)においては、ミラーサイクルガスエンジンにおいて、排気マニホールドの容積とエンジンの行程容積との比及び圧縮比と行程容積との比を適正値に設定することにより、ポンピングロスを低減するようにしているにとどまり、ガスミキサーで生成された燃料ガスと空気との混合気を混合気の流量を制御するスロットル弁を通してエンジンのシリンダに供給するように構成されたガスエンジンについて、前記問題点を解決する手段は開示されていない。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-193468), in the Miller cycle gas engine, the ratio of the exhaust manifold volume to the engine stroke volume and the ratio of the compression ratio to the stroke volume are set to appropriate values. Thus, the pumping loss is reduced, and the mixture of the fuel gas and air generated by the gas mixer is supplied to the engine cylinder through the throttle valve that controls the flow rate of the mixture. No means for solving the above-described problems is disclosed for the gas engine.
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ガスミキサーからの燃料ガスと空気との混合気をスロットル弁を通してエンジンのシリンダに供給するように構成されたガスエンジンに
おいて、きわめて簡単かつ低コストの構造で以って、部分負荷運転時における吸気のポンプ損失を低減することによってエンジンの熱効率を上昇し、さらには始動性を向上可能としたガスエンジンの吸気装置を提供することを目的とする。
In view of the problems of the prior art, the present invention is a gas engine configured to supply a mixture of fuel gas and air from a gas mixer to a cylinder of an engine through a throttle valve with a very simple and low-cost structure. Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas engine intake device that can increase the thermal efficiency of the engine by reducing the pump loss of intake air during partial load operation, and further improve the startability.
本発明はかかる目的を達成するもので、ガスミキサーで生成された燃料ガスと空気との混合気を、吸気通路に設置されて該混合気の流量を制御するスロットル弁を通し、吸気マニホールド及び吸気弁を経てエンジンのシリンダに供給するように構成されたガスエンジンの吸気装置であって、前記吸気通路の前記スロットル弁出口から前記吸気弁までの吸気通路容積(V)を、該吸気通路容積(V)とエンジンの行程容積(Vh)との比(V/Vh)が1.3以上(V/Vh≧1.3)になるように形成し、さらに、前記ガスミキサーへの燃料ガス通路から分岐されて前記スロットル弁下流側の前記吸気通路に接続される燃料ガスバイパス通路と、該燃料ガスバイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁とを設けるとともに、エンジンの始動時を含むエンジン回転数が一定回転数以下のとき前記バイパス通路開閉弁を開きエンジン回転数が前記一定回転数を超えるとき前記バイパス通路開閉弁を閉じるように該バイパス通路開閉弁を開閉制御するコントローラを設けたことを特徴とする(請求項1)。 The present invention achieves such an object, and a mixture of fuel gas and air generated by a gas mixer is passed through a throttle valve that is installed in an intake passage and controls the flow rate of the mixture. An intake device for a gas engine configured to be supplied to a cylinder of an engine through a valve, wherein an intake passage volume (V) from the throttle valve outlet of the intake passage to the intake valve is defined as an intake passage volume ( V) and the engine stroke volume (Vh) ratio (V / Vh) is 1.3 or more (V / Vh ≧ 1.3), and further from the fuel gas passage to the gas mixer A fuel gas bypass passage that is branched and connected to the intake passage on the downstream side of the throttle valve, and a bypass passage opening / closing valve that opens and closes the fuel gas bypass passage are provided. A controller for opening and closing the bypass passage opening / closing valve so that the bypass passage opening / closing valve is opened when the engine rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed so that the bypass passage opening / closing valve is closed when the engine rotation speed exceeds the predetermined rotation speed; characterized in that the (claim 1).
かかる発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
(1)前記吸気通路の、前記スロットル弁出口と吸気マニホールドとの間に、該吸気通路の通路断面積(A0)よりも大きい通路断面積(A1)を有する(A1>A0)容積部を設置する(請求項2)。
(2)前記吸気通路は、前記スロットル弁出口と吸気マニホールド入口との間の吸気通路長さ(L)を、該吸気通路長さ(L)と内径(D)との比(L/D)が2.0以上((L/D)≧2.0)になるように形成する(請求項3)。
In this invention, specifically, the following configuration is preferable.
(1) A volume portion (A1> A0) having a passage sectional area (A1) larger than a passage sectional area (A0) of the intake passage is installed between the throttle valve outlet and the intake manifold of the intake passage. (Claim 2).
(2) The intake passage has an intake passage length (L) between the throttle valve outlet and the intake manifold inlet, and a ratio (L / D) between the intake passage length (L) and the inner diameter (D). Is 2.0 or more ((L / D) ≧ 2.0) (Claim 3).
かかる発明において、好ましくは、エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力センサを設け、前記コントローラは前記筒内圧力センサからの筒内圧力検出値に基づき、筒内圧力が一定圧力以下のとき前記バイパス通路開閉弁を開き該筒内圧力が一定圧力を超えるとき前記バイパス通路開閉弁を閉じるように該バイパス通路開閉弁を制御するように構成される(請求項4)。 In this invention, preferably, an in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of the engine is provided, and the controller is based on the in-cylinder pressure detection value from the in-cylinder pressure sensor, and the tubular inner pressure to open the bypass passage on-off valve is configured to control the bypass channel opening and closing valve to close the bypass passage on-off valve when exceeding a certain pressure (claim 4).
本発明によれば、吸気通路のスロットル弁出口から吸気弁までの吸気通路容積(V)を行程容積(Vh)の1.3倍以上の容積を有する大容積部を形成するように、スロットル弁出口と吸気マニホールドとの間に吸気通路の通路断面積(A0)よりも大きい通路断面積(A1)を有する(A1>A0)容積部を設置し(請求項2)、あるいはスロットル弁出口と吸気マニホールド入口との間の吸気通路長さ(L)を吸気通路内径(D)の2倍以上の長さの大きな容積に形成した(請求項3)ので、エンジンの始動時を含む低負荷,低回転運転時(部分負荷運転時)において、スロットル弁の開度が小さくなっても、ピストンの吸気行程において、前記大容積部に溜まった混合気がピストンの下降とともにシリンダ内へ補充されることとなって、吸気通路における負圧を小さくすることができる。 According to the present invention, the throttle valve is configured so that the intake passage volume (V) from the throttle valve outlet of the intake passage to the intake valve forms a large volume portion having a volume 1.3 times or more the stroke volume (Vh). A volume portion (A1> A0) having a passage sectional area (A1) larger than the passage sectional area (A0) of the intake passage is installed between the outlet and the intake manifold (Claim 2), or the throttle valve outlet and the intake manifold The intake passage length (L) between the manifold inlet and the manifold inlet is formed to be a large volume that is at least twice as long as the intake passage inner diameter (D) (Claim 3). Even during throttle operation (partial load operation), even if the opening of the throttle valve decreases, the air-fuel mixture accumulated in the large volume portion is replenished into the cylinder as the piston descends during the intake stroke of the piston. Become It is possible to reduce the negative pressure in the intake passage.
従って、吸気通路の容積を前記のように設定するという、格別な装置を設けることなくきわめて簡単かつ低コストの手段で以って、前記のような負圧の減少及びこれに伴う吸気行程におけるポンプ損失の低減を実現できて、エンジンの熱効率を向上することができる。
さらに、前記大容積部の設置によって吸気行程における空気と燃料ガスとの混合が促進されて、より均一な希薄混合気を形成でき、これによってNOx(窒素酸化物)の発生量を低減できる。
Accordingly, it is possible to reduce the negative pressure as described above and to perform the pump in the intake stroke with a very simple and low-cost means without setting a special device for setting the volume of the intake passage as described above. Loss can be reduced and the thermal efficiency of the engine can be improved.
Further, the installation of the large volume portion promotes the mixing of air and fuel gas in the intake stroke, thereby forming a more uniform lean air-fuel mixture, thereby reducing the amount of NOx (nitrogen oxide) generated.
また本発明によれば、ガスミキサーへの燃料ガス通路から分岐されて前記スロットル弁下流側の前記吸気通路に接続される燃料ガスバイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁とを設け、コントローラによりエンジンの始動時を含むエンジン回転数が一定回転数以下のときバイパス通路開閉弁を開きエンジン回転数が前記一定回転数を超えるとき前記バイパス通路開閉弁を閉じるように該バイパス通路開閉弁を開閉制御するので(請求項1)、エンジンの始動時に、ガスミキサーからエンジンのシリンダ内に混合気が供給されるまでにタイムラグがあっても、燃料ガスバイパス通路に設けたバイパス通路開閉弁が開くことによって燃料ガスがスロットル弁下流側の吸気通路に供給されてスロットル弁を通った吸気と混合されることにより、濃混合気となってシリンダ内に供給されることとなって、始動性が改善される。 According to the present invention, there is further provided a bypass passage opening / closing valve that opens and closes a fuel gas bypass passage that is branched from the fuel gas passage to the gas mixer and connected to the intake passage on the downstream side of the throttle valve. Since the bypass passage opening / closing valve is opened and closed when the engine rotational speed including the start time is equal to or lower than the predetermined rotational speed, the bypass passage opening / closing valve is controlled to be closed when the engine rotational speed exceeds the predetermined rotational speed. (Claim 1 ) At the time of starting the engine, even if there is a time lag before the gas mixture is supplied from the gas mixer into the cylinder of the engine, the fuel gas is opened by opening the bypass passage opening / closing valve provided in the fuel gas bypass passage. Is supplied to the intake passage on the downstream side of the throttle valve and mixed with the intake air that has passed through the throttle valve. The air-fuel mixture is supplied into the cylinder, so that startability is improved.
さらに本発明によれば、筒内圧力センサによる筒内圧力検出値に基づき、筒内圧力が一定圧力以下のときには、燃料ガスバイパス通路に設けたバイパス通路開閉弁が開くことによって燃料ガスをスロットル弁下流側の吸気通路に供給するので(請求項4)、エンジン回転数が前記一定回転数を超えた場合でも、エンジンの失火等によってエンジンの着火、燃焼が不安定になって筒内圧力が適正値まで上がらない場合には、前記バイパス通路開閉弁が開くことによって、燃料ガスをスロットル弁下流側の吸気通路に供給してスロットル弁を通った吸気と混合して濃混合気を形成し、該濃混合気をシリンダ内に供給することにより、エンジンの着火,燃焼をさらに安定化させることができる。 Further, according to the present invention, based on the in-cylinder pressure detection value by the in-cylinder pressure sensor, when the in-cylinder pressure is equal to or lower than a predetermined pressure, the bypass passage opening / closing valve provided in the fuel gas bypass passage is opened, so that the fuel gas is Since it is supplied to the intake passage on the downstream side (Claim 4 ), even if the engine speed exceeds the fixed speed, the ignition and combustion of the engine become unstable due to engine misfire, etc., and the in-cylinder pressure is appropriate. If the value does not rise to the value, the bypass passage opening / closing valve opens to supply fuel gas to the intake passage downstream of the throttle valve and mix with the intake air that has passed through the throttle valve to form a rich mixture, By supplying the rich air-fuel mixture into the cylinder, the ignition and combustion of the engine can be further stabilized.
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
図1は本発明の第1実施例に係るガスエンジンの吸気装置を示す平面構成図である。
図1において、100はエンジン(ガスエンジン)、4は該エンジン100のシリンダ(この例では6シリンダ)、5はクランク軸である。1は吸気マニホールド、3は該吸気マニホールド1と前記各シリンダ4とを接続する吸気枝管で、該吸気枝管3と前記各シリンダ4とを接続する吸気ポートには吸気弁(いずれも図示省略)が設けられている。
6は排気マニホールド、7は該排気吸気マニホールド6と前記各シリンダ4とを接続する排気枝管で該排気枝管7と前記各シリンダ4とを接続する排気ポートには排気弁(いずれも図示省略)が設けられている。8は該排気マニホールド6の排気出口に接続される排気管である。
FIG. 1 is a plan view showing a gas engine intake device according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 100 is an engine (gas engine), 4 is a cylinder of the engine 100 (6 cylinders in this example), and 5 is a crankshaft.
6 is an exhaust manifold, 7 is an exhaust branch pipe connecting the
2は前記吸気マニホールドに接続される吸気管で、該吸気管2には空気浄化用のエアクリーナ12、前記エアクリーナ12で浄化された空気と燃料ガス管30からの燃料ガスとの混合気を生成するガスミキサー11、該混合気の流量を制御するスロットル弁10が、上流側から順に設置されている。
22は前記エンジン100のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、23はエンジン100の負荷(エンジン出力)を検出する負荷検出器、20はコントローラで、該コントローラ20は前記エンジン回転数検出器22から入力されるエンジン回転数の検出値及び前記負荷検出器23から入力されるエンジン負荷の検出値に基づき、前記スロットル弁10の開度を該エンジン回転数及びエンジン負荷に適合する開度に制御するようになっている。
22 is an engine speed detector for detecting the engine speed of the
本発明は、以上のような基本構成をそなえた吸気装置における、前記ガスミキサー11から吸気マニホールド1までの吸気通路の改良に係るものである。
即ち、図1において、21は付加容積部で、前記吸気管2の、前記スロットル弁10出口と吸気マニホールド1との間に設置されている。該付加容積部21は、前記前記吸気管2の通路断面積A0よりも大きい通路断面積S1に形成された(A1>A0)、大容積に形成されている。
そして、かかる第1実施例においては、前記付加容積部21の設置によって、前記スロットル弁10出口から前記吸気マニホールド1及び各吸気枝管3を経て図示しない吸気弁に至る吸気通路の容積(吸気通路容積)Vを、該吸気通路容積Vとエンジンの行程容積Vhとの比(V/Vh)が1.3以上(V/Vh≧1.3)になるように形成している。
The present invention relates to the improvement of the intake passage from the
That is, in FIG. 1,
In the first embodiment, the volume of the intake passage (intake passage) from the outlet of the
かかる構成は、次の根拠に基づくものである。
即ち、前述のように、エンジン100の部分負荷運転時にはスロットル弁10の開度を小さく絞ることとなって(図9(A))、これに伴い図9(B)のようにスロットル弁10〜吸気弁間の吸気負圧が大きくなって吸気のポンプ損失(ポンピングロス)が増大し、図9(C)のようにエンジンの熱効率が低下する。
然るに、前記スロットル弁10出口から前記吸気弁までの吸気管2を含む吸気通路の容積(吸気通路容積)Vを一定値よりも大きくすると、吸気行程時に、かかる大容積部に溜まった混合気がピストンの下降とともにシリンダ4内へ補充されることとなって、吸気通路における負圧が小さくなる。
This configuration is based on the following grounds.
That is, as described above, during partial load operation of the
However, if the volume of the intake passage (intake passage volume) V including the
図5は前記吸気通路容積Vとエンジンの行程容積Vhとの比(V/Vh)と、Pmi(図示平均有効圧力)に対する吸気のポンプ損失(吸気のポンピングロス)の割合との関係(図のA)、及び熱効率の増加割合との関係を、エンジン実験結果に基づいて求めたものである。
図5に明らかなように、前記V/Vhが1.3からΔV大きくなったV/Vhが2.4にかけて、前記Pmiに対する吸気のポンプ損失の割合が減少側に飽和し、且つ熱効率の増加割合が増加側に飽和する。
従って、前記V/Vhが1.3以上(V/Vh≧1.3)であれば、吸気のポンプ損失(吸気のポンピングロス)の低減効果が顕著になるといえる。
FIG. 5 shows the relationship between the ratio (V / Vh) between the intake passage volume V and the engine stroke volume Vh and the ratio of intake pump loss (intake pumping loss) to Pmi (indicated mean effective pressure). The relationship between A) and the rate of increase in thermal efficiency is obtained based on the results of engine experiments.
As apparent from FIG. 5, when V / Vh is increased by ΔV from 1.3 to V / Vh is 2.4, the ratio of the pump loss of the intake air to Pmi is saturated on the decrease side, and the thermal efficiency is increased. The rate is saturated on the increasing side.
Therefore, if V / Vh is 1.3 or more (V / Vh ≧ 1.3), it can be said that the effect of reducing intake pump loss (intake pumping loss) becomes remarkable.
図2は本発明の第2実施例に係るガスエンジンの吸気装置を示す平面構成図(図1対応図)である。
この第2実施例においては、前記第1実施例における付加容積部21に代えて、前記スロットル弁10出口と吸気マニホールド1入口との間の吸気通路長さLを、該吸気通路長さLと吸気管2の内径Dとの比(L/D)が2.0以上((L/D)≧2.0)になるように形成した大容積の吸気通路としている。
そして、この第2実施例においては前記のように(L/D)≧2.0とし、且つ前記第1実施例と同様に、前記吸気通路容積Vとエンジンの行程容積Vhとの比(V/Vh)が1.3以上になるように構成している。
FIG. 2 is a plan configuration diagram (corresponding to FIG. 1) showing an intake device for a gas engine according to a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, instead of the
In the second embodiment, (L / D) ≧ 2.0 as described above, and the ratio (V) between the intake passage volume V and the engine stroke volume Vh, as in the first embodiment. / Vh) is 1.3 or more.
以上の第1、第2実施例によれば、吸気通路のスロットル弁10出口から図示しない吸気弁までの吸気通路容積Vを行程容積Vhの1.3倍以上、好ましくは図5のように2.4倍以上の容積を有する大容積部を形成するように、前記第1実施例ではスロットル弁10出口と吸気マニホールド1との間に吸気管2の通路断面積S0よりも大きい通路断面積S1を有する(S1>S0)付加容積部21を設置し、あるいは第2実施例ではスロットル弁10出口と吸気マニホールド1入口との間の吸気通路長さLを吸気管2の内径Dの2倍以上の長さの大容積に形成したので、エンジンの始動時を含む低負荷,低回転運転時(部分負荷運転時)において、スロットル弁10の開度が小さくなっても、ピストンの吸気行程において、前記大容積部に溜まった混合気がピストンの下降とともにシリンダ4内へ補充されることとなって、吸気通路における負圧を小さくすることができる。
According to the first and second embodiments described above, the intake passage volume V from the
図6(B)のB1は本発明に関するガスエンジンの筒内圧力検出値による筒内圧力線図、B2はB1における吸気行程部の拡大図である。図のB2に明らかなように、従来技術における筒内圧力変化P0に対して、本発明では筒内圧力変化P1のように負圧が減少し、該負の仕事量(ポンプ仕事)がΔL節減されている。
これによって、図6(A)のように、本発明におけるポンプ損失B1が従来技術におけるポンプ損失B0よりも低減され、本発明におけるエンジンの熱効率A1が従来技術におけるA0よりも上昇している。
B1 in FIG. 6B is an in-cylinder pressure diagram based on the detected value of the in-cylinder pressure of the gas engine according to the present invention, and B2 is an enlarged view of the intake stroke portion in B1. As apparent from B2 of the figure, in contrast to the in-cylinder pressure change P0 in the prior art, in the present invention, the negative pressure is reduced as in the in-cylinder pressure change P1, and the negative work (pump work) is reduced by ΔL. Has been.
As a result, as shown in FIG. 6A, the pump loss B1 in the present invention is reduced from the pump loss B0 in the prior art, and the thermal efficiency A1 of the engine in the present invention is higher than A0 in the prior art.
従って、以上の第1、第2実施例によれば、前記吸気通路の容積Vを前記のように設定するという、格別な装置を設けることなくきわめて簡単かつ低コストの手段で以って、前記のような負圧の減少及びこれに伴う吸気行程におけるポンプ損失の低減を実現できて、エンジンの熱効率を向上することができる。
さらに、前記大容積部の設置によってエンジンの吸気行程における空気と燃料ガスとの混合が促進されて、より均一な希薄混合気を形成でき、これによって、図7のC0(従来技術)からC1(第1、第2実施例)のようにNOx(窒素酸化物)の発生量を低減しつつ高い熱効率を保持できる。
Therefore, according to the first and second embodiments described above, the volume V of the intake passage is set as described above, and it is possible to provide the above-mentioned by a very simple and low-cost means without providing a special device. Thus, the negative pressure can be reduced and the pump loss in the intake stroke can be reduced. As a result, the thermal efficiency of the engine can be improved.
Further, the installation of the large volume portion promotes the mixing of air and fuel gas in the intake stroke of the engine, and can form a more uniform lean air-fuel mixture. As in the first and second embodiments, high thermal efficiency can be maintained while reducing the amount of NOx (nitrogen oxide) generated.
図3は本発明の第3実施例に係るガスエンジンの吸気装置を示す平面構成図(図1対応図)である。
かかる第3実施例においては、前記ガスミキサー11への燃料ガス管30から分岐されて前記スロットル弁10下流側の前記吸気管2に接続される燃料ガスバイパス管25と、該燃料ガスバイパス管25の管路を開閉するバイパス通路開閉弁26を設けている。
22は前記エンジン100のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器、23はエンジン100の負荷(エンジン出力)を検出する負荷検出器、24はエンジン100の筒内圧力を検出する筒内圧力センサである。
20はコントローラで、図8に示される従来技術と同様に、前記エンジン回転数検出器22から入力されるエンジン回転数の検出値及び前記負荷検出器23から入力されるエンジン負荷の検出値に基づき、前記スロットル弁10の開度を該エンジン回転数及びエンジン負荷に適合する開度に制御する機能に加えて、次の機能をそなえている。
FIG. 3 is a plan configuration diagram (corresponding to FIG. 1) showing an intake device for a gas engine according to a third embodiment of the present invention.
In this third embodiment, a fuel gas bypass pipe 25 branched from the
22 is an engine speed detector that detects the engine speed of the
図4は、かかる第3実施例における前記コントローラ20による制御ブロック図である。
図4において、前記エンジン回転数検出器22からのエンジン回転数の検出値は前記コントローラ20のエンジン回転数比較部201に入力され、前記筒内圧力センサ24からのエンジン筒内圧力の検出値は前記コントローラ20の筒内圧力比較部201に入力される。
202はガス弁切換回転数設定部で、前記バイパス通路開閉弁26を開いて、燃料ガス管30からの燃料ガスを、燃料ガスバイパス管25を通して前記スロットル弁10下流側の前記吸気管2に供給するときの上限回転数となる一定回転数が設定されている。この一定回転数を超えると前記バイパス通路開閉弁26を閉じる。
前記エンジン回転数比較部201においては、前記エンジン回転数の検出値と前記ガス弁切換回転数設定部202に設定された上限回転数となる一定回転数とを比較して、その比較結果(回転数偏差)をガス弁切換え判断部205に入力する。
FIG. 4 is a control block diagram of the
In FIG. 4, the detected value of the engine speed from the
In the engine
204はガス弁切換筒内圧力設定部で、前記バイパス通路開閉弁26を開いて、燃料ガスを、燃料ガスバイパス管25を通して前記スロットル弁10下流側の前記吸気管2に供給するときの上限筒内圧力となる一定筒内圧力が設定されている。この一定筒内圧力を超えると前記バイパス通路開閉弁26を閉じる。
前記筒内圧力比較部203においては、前記筒内圧力の検出値と前記ガス弁切換筒内圧力設定部204に設定された上限筒内圧力となる一定筒内圧力とを比較して、その比較結果(筒内圧力偏差)をガス弁切換え判断部205に入力する。
The in-cylinder
ガス弁切換え判断部205においては、前記エンジン回転数の比較結果(回転数偏差)においてエンジン100の始動時を含むエンジン回転数が前記一定回転数以下であって、且つ前記筒内圧力の比較結果(筒内圧力偏差)においてエンジン100の筒内圧力が前記一定筒内圧力以下のときは前記バイパス通路開閉弁を開き、前記エンジン回転数が前記一定回転数を超え、且つ前記筒内圧力が前記一定筒内圧力以下を超えているときには前記バイパス通路開閉弁26を閉じる判断を行ない、前記バイパス通路開閉弁26を前記判断結果に従い開閉制御する。
In the gas valve switching
かかる第3実施例によれば、ガスミキサー11への燃料ガス管30から分岐されて前記スロットル弁10下流側の吸気管2に接続される燃料ガスバイパス管25を開閉するバイパス通路開閉弁26を設け、コントローラ20によりエンジン100の始動時を含むエンジン回転数が一定回転数以下のときバイパス通路開閉弁26を開き、エンジン回転数が前記一定回転数を超えるとき前記バイパス通路開閉弁26を閉じるように該バイパス通路開閉弁26を開閉制御するので、エンジン100の始動時に、ガスミキサー11からエンジン100のシリンダ4内に混合気が供給されるまでにタイムラグがあっても、燃料ガスバイパス管25に設けたバイパス通路開閉弁26が開くことによって燃料ガスがスロットル弁10下流側の吸気管2に供給されて、スロットル弁10を通った吸気と混合されることにより、濃混合気が形成されてシリンダ4内に供給されることとなり、これにより始動性が改善される。
According to the third embodiment, the bypass passage opening / closing
さらにかかる第3実施例によれば、筒内圧力センサ24による筒内圧力検出値に基づき、筒内圧力が一定圧力以下のときには、前記バイパス通路開閉弁26が開くことによって燃料ガスをスロットル弁10下流側の吸気通路に供給するので、エンジン回転数が前記一定回転数を超えた場合でも、エンジン100の失火等によって該エンジン100の着火,燃焼が不安定になって筒内圧力が適正値まで上がらない場合には、前記バイパス通路開閉弁26が開くことによって、燃料ガスをスロットル弁10下流側の吸気管2に供給しスロットル弁10を通った吸気と混合して濃混合気を形成し、シリンダ4内に供給することにより、エンジン100の着火,燃焼をさらに安定化することができる。
Further, according to the third embodiment, based on the in-cylinder pressure detected by the in-
本発明によれば、ガスミキサーからの燃料ガスと空気との混合気をスロットル弁を通してエンジンのシリンダに供給するように構成されたガスエンジンにおいて、きわめて簡単かつ低コストの構造で以って、部分負荷運転時における吸気のポンプ損失を低減することによってエンジンの熱効率を上昇し、さらには始動性を向上可能としたガスエンジンの吸気装置を提供できる。 According to the present invention, in a gas engine configured to supply a mixture of fuel gas and air from a gas mixer to a cylinder of an engine through a throttle valve, a part with a very simple and low-cost structure is provided. It is possible to provide an intake device for a gas engine that can increase the thermal efficiency of the engine by reducing the pump loss of the intake during load operation and further improve the startability.
1 吸気マニホールド
2 吸気管
3 吸気枝管
4 シリンダ
10 スロットル弁
11 ガスミキサー
20 コントローラ
21 付加容積部
22 エンジン回転数検出器
23 負荷検出器
24 筒内圧力センサ
25 燃料ガスバイパス管
30 燃料ガス管
100 エンジン(ガスエンジン)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記吸気通路の前記スロットル弁出口から前記吸気弁までの吸気通路容積(V)を、該吸気通路容積(V)とエンジンの行程容積(Vh)との比(V/Vh)が1.3以上(V/Vh≧1.3)になるように形成し、
さらに、前記ガスミキサーへの燃料ガス通路から分岐されて前記スロットル弁下流側の前記吸気通路に接続される燃料ガスバイパス通路と、該燃料ガスバイパス通路を開閉するバイパス通路開閉弁とを設けるとともに、エンジンの始動時を含むエンジン回転数が一定回転数以下のとき前記バイパス通路開閉弁を開きエンジン回転数が前記一定回転数を超えるとき前記バイパス通路開閉弁を閉じるように該バイパス通路開閉弁を開閉制御するコントローラを設けたことを特徴とするガスエンジンの吸気装置。 A mixture of fuel gas and air generated by a gas mixer is supplied to an engine cylinder through an intake manifold and an intake valve through a throttle valve that is installed in the intake passage and controls the flow rate of the mixture. A gas engine intake device configured,
The intake passage volume (V) from the throttle valve outlet of the intake passage to the intake valve is a ratio (V / Vh) of 1.3 or more of the intake passage volume (V) and the engine stroke volume (Vh). formed so as to (V / Vh ≧ 1.3),
Furthermore, a fuel gas bypass passage branched from the fuel gas passage to the gas mixer and connected to the intake passage downstream of the throttle valve, and a bypass passage opening / closing valve for opening and closing the fuel gas bypass passage are provided, Opens and closes the bypass passage on-off valve so that the bypass passage on-off valve is opened when the engine speed, including when the engine is started, is equal to or less than a predetermined number of revolutions. An intake device for a gas engine, comprising a controller for controlling .
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