JP6470208B2 - ガスエンジン - Google Patents

Description

本発明は、燃料ガスにより運転するガスエンジン、特に、エンジンに燃料ガスを供給するための燃料ガスラインに遮断弁を設けたガスエンジンに関する。

燃料ガスにより運転するガスエンジンでは、燃料ガスをエンジンに供給するための燃料ガスラインを閉止するにあたり、閉止時の即応性を確保するという観点から、燃料ガスラインに遮断弁を設けることがある。ここで、遮断弁は、即応性（弁開閉の高速性）が比較的高い反面、シール性（燃料ガスの漏れ性）が比較的低い特性を有している。

特許第４４２０７２１号公報 特開２０１４−１７７９１８号公報

このようなガスエンジンでは、遮断弁による燃料ガスラインの閉止時において、遮断弁は即応性が比較的高いため、燃料ガスラインを比較的高速に閉じることができるものの、燃料ガスラインの閉止状態において、シール性が比較的低いため、燃料ガスの漏れが懸念される。

この点に関し、特許文献１は、ガスエンジンにおいてエンジンに燃料ガスを供給するための燃料供給ライン（燃料ガスライン）に遮断弁を直列に２連で設ける構成を開示している（特許文献１の０００４段落、図５等参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、燃料ガスラインの閉止弁として即応性が比較的高い遮断弁を直列に２連で設けることで、燃料ガスラインの閉止時の即応性を維持することができるものの、依然として燃料ガスラインの閉止状態でのシール性は十分ではない。

また、特許文献２は、ガスエンジンにおいてエンジンにアシスト空気を供給するための分岐管（アシスト空気ライン）に遮断弁と電動弁とを直列に設ける構成を開示している（特許文献２の図１参照）。ここで、電動弁は、シール性が遮断弁よりも高い反面、即応性が遮断弁よりも低い特性を有している。

しかしながら、特許文献２に記載の構成では、アシスト空気ラインに遮断弁と電動弁とを直列に設けることで、アシスト空気ラインの閉止時のシール性を向上させることができるものの、閉止制御としてはエンジンの運転時にアシスト空気を遮断する場合に電動弁を徐々に閉じて電動弁の全閉と同期して（同時に）遮断弁を閉じるため（特許文献２の００５０段落参照）、アシスト空気ラインの閉止タイミングが、アシスト空気ラインへの閉止操作の開始時から電動弁が全閉するまでの時間分遅れることになり、燃料ガスラインの閉止時の即応性を確保する課題とは相反している。

そこで、本発明は、エンジンに燃料ガスを供給するための燃料ガスラインに遮断弁を設けたガスエンジンであって、燃料ガスラインの閉止状態でのシール性を向上させることができると共に、燃料ガスラインの閉止時の即応性を保つことができるガスエンジンを提供することを目的とする。

本発明に係るガスエンジンは、前記課題を解決するために、エンジンに燃料ガスを供給するための燃料ガスラインに遮断弁を設けたガスエンジンであって、前記燃料ガスラインに前記遮断弁と直列に電動弁を設け、前記エンジンを停止するためのエンジン停止指令を受信したときに前記遮断弁の閉止操作を開始し、前記遮断弁の閉止操作の開始と同期しまたは遅れて前記電動弁の閉止操作を開始する制御部を設け、前記制御部は、前記エンジンを起動するためのエンジン起動指令を受信したときに前記電動弁の開放操作を前記遮断弁に先行して開始し、前記遮断弁は、直線的に往復作動するアクチュエーターで駆動される弁であり、前記電動弁は、回転動作するアクチュエーターで駆動される弁であり、前記燃料ガスラインを密閉することを特徴とする。

本発明において、前記遮断弁を前記電動弁よりも前記エンジンの燃焼室側に設ける態様を例示できる。

本発明によると、燃料ガスラインの閉止状態でのシール性を向上させることができると共に、燃料ガスラインの閉止時の即応性を保つことができる。

本発明の実施の形態に係るガスエンジンを備えたエンジン発電機を正面側の斜め上方から視た斜視図である。 本発明の実施の形態に係るガスエンジンを備えたエンジン発電機を背面側の斜め上方から視た斜視図である。 図１および図２に示すエンジン発電機におけるガスエンジンのガス回路を示す概略構成図である。 燃料ガスラインにおける遮断弁および電動弁部分の概略構成を示すガス回路図である。 図１から図３に示すエンジン発電機におけるガスエンジンに適用した本実施の形態に係る制御構成を示すシステムブロック図である。 ガスエンジンにおける制御部による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。 ガスエンジンにおける制御部による制御動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は、それぞれ、本発明の実施の形態に係るガスエンジン３００を備えたエンジン発電機１００を正面側の斜め上方および背面側の斜め上方から視た斜視図である。また、図３は、図１および図２に示すエンジン発電機１００におけるガスエンジン３００のガス回路３５０を示す概略構成図である。

本実施の形態では、ガスエンジン３００をエンジン発電機１００に適用した場合を例にとって説明する。エンジン発電機１００は、この例では、コージェネレーションシステムに適用されている。コージェネレーションシステムとは、エンジン発電機１００による発電によって電力消費機器（負荷）の需要電力を賄うとともに、この発電に伴って生じる廃熱を回収して利用（例えば給湯に利用）するシステムである。このため、エンジン発電機１００には、廃熱を回収するための図示しない廃熱回収ユニット（補機ユニットと呼ばれる場合もある。）が接続される。

先ず、エンジン発電機１００の全体構成を説明した後、エンジン発電機１００の各構成要素について説明する。なお、エンジン発電機１００の長手方向（幅方向）（図１および図２の左右方向）をＸ方向とし、長手方向Ｘにおいて一方側（図１の例では右側、図２の例では左側）をＸ１方向とし、他方側（図１の例では左側、図２の例では右側）をＸ２方向とする。エンジン発電機１００の奥行き方向をＹ方向とし、奥行き方向Ｙにおいて一方側（図１の例では手前側、図２の例では奥側）をＹ１方向とし、他方側（図１の例では奥側、図２の例では手前側）をＹ２方向とする。また、エンジン発電機１００の上下方向（高さ方向）をＺ方向とする。

［エンジン発電機］
エンジン発電機１００は、パッケージ内に収容される他、パッケージ内に収容されることなく設置（例えば屋内に設置）されることもある。図１および図２では、エンジン発電機１００は、パッケージ１００ａ（図１および図２参照）内に収容された状態、或いは、パッケージ１００ａ内に収容されて設置された状態を示している。

エンジン発電機１００は、共通台床（ベース）２００（図１および図２参照）、ガスエンジン３００、発電機４００（図１および図２参照）および制御盤５００（図２参照）を備えている。エンジン発電機１００は、共通台床２００上に、ガスエンジン３００、発電機４００および制御盤５００等の構成要素が載置されて固定されている。共通台床２００は、複数の溝形鋼等が溶接されて構成されている。ガスエンジン３００は、共通台床２００上の長手方向Ｘにおいて中央位置から他方側Ｘ２に亘って配設されている。発電機４００は、長手方向Ｘにおいてガスエンジン３００の配設位置よりも一方側Ｘ１に配設されている。制御盤５００は、奥行き方向Ｙにおいて発電機４００の配設位置よりも他方側Ｙ２（この例ではエンジン発電機１００の背面側）に配設されている。

（発電機）
発電機４００は、発電機本体４０１（図１および図２参照）を備えている。発電機本体４０１は、図示しないステータの内部にロータ（図示省略）が回転自在に支持されて成り、該ロータに、ガスエンジン３００のエンジン３０１から延びるクランクシャフト（図示省略）が連結されている。これにより、発電機４００は、ガスエンジン３００の運転に伴って、エンジン３０１におけるクランクシャフトの回転力を発電機本体４０１におけるロータが受けて発電を行うことができ、得られた電力を任意の電気系統に供給することができる。

（ガスエンジン）
ガスエンジン３００は、エンジン３０１を備えている。エンジン３０１は、シリンダブロック３０２（図１から図３参照）、および、シリンダブロック３０２の上部に取り付けられたシリンダヘッド３０３（図１および図２参照）を備えている。ガスエンジン３００としては、ガスを燃料にするものであれば、何れのものでもよく、それには限定されないが、天然ガス、プロパンガス、或いは、バイオガス等の燃料ガスを燃料とするガスエンジンを例示できる。

エンジン３０１において、クランクシャフト（図示省略）は、長手方向Ｘにおいてシリンダブロック３０２から一方側Ｘ１に延びており、該クランクシャフトの一端（この例では一方側Ｘ１の端部）が、発電機４００のロータ（図示省略）に連結されている。

ガスエンジン３００は、燃料供給系３００ａ（図１および図３参照）、吸気系３００ｂ（図２および図３参照）、および、排気系３００ｃ（図１および図２参照）をさらに備えている。

−燃料供給系−
燃料供給系３００ａは、燃料ガス供給ユニット３４０（図３参照）、および、燃料導入経路３０４（具体的には燃料導入配管）（図１および図３参照）を備えており、燃料ガス供給ユニット３４０からの燃料ガスＧａ（図３参照）を燃料導入経路３０４により吸気系３００ｂのミキサー３１２（図２および図３参照）に供給するようになっている。

燃料導入経路３０４は、一端が燃料ガス供給ユニット３４０に接続され、かつ、他端がミキサー３１２に接続され、燃料ガス供給ユニット３４０から供給される燃料ガスＧａをミキサー３１２に導くようになっている。これにより、ガスエンジン３００は、燃料ガス供給ユニット３４０から燃料導入経路３０４を経て供給される燃料ガスＧａを、吸気系３００ｂを流れる空気Ａｒ（図３参照）とミキサー３１２にて混合することができる。

燃料ガス供給ユニット３４０は、燃料ガスライン３４１（燃料供給経路、具体的には燃料供給配管）（図１および図３参照）、遮断弁３４２（図１および図３参照）、電動弁３４３（図１および図３参照）、圧力調整器３４４（ガスレギュレータ、具体的にはゼロガバナ）および流量調整弁３４５（具体的にはトリムバルブ）（図２および図３参照）を備えている。

燃料ガスライン３４１は、燃料導入経路３０４に接続され、外部から供給される燃料ガスＧａを燃料導入経路３０４に導くようになっている。

遮断弁３４２は、即応性が電動弁３４３よりも高い反面、シール性が電動弁３４３よりも低い特性を有している。換言すれば、電動弁３４３は、シール性が遮断弁３４２よりも高い反面、即応性が遮断弁３４２よりも低い特性を有している。

遮断弁３４２としては、直線的に往復動作するアクチュエーター（例えば電磁石により直線移動するソレノイド）で駆動される弁〔例えばグローブ弁（玉形弁）等〕により燃料ガスＧａが通過する開口を開閉するもの、代表的には電磁弁と称されるものを例示できる。このような遮断弁３４２は、燃料ガスＧａが通過する開口をアクチュエーターの直線動作により駆動される弁で瞬時に開閉することができるため、開閉時の開閉動作の高速性に優れている。

電動弁３４３としては、回転動作するアクチュエーター〔例えば電動機（モーター）により回転駆動力を伝達する回転駆動部〕で駆動される弁〔例えばボール弁、バタフライ弁（蝶型弁）やゲート弁（仕切弁）等〕により燃料ガスＧａが通過する開口を開閉するもの、代表的には電動ボール弁と称されるものを例示できる。このような電動弁３４３は、遮断弁３４２のような高速作動はできないものの、燃料ガスＧａが通過する開口をアクチュエーターの回転動作により駆動される弁で確実に密閉することができるため、閉止状態でのシール性に優れている。

なお、遮断弁３４２および電動弁３４３の配設構成および動作タイミングについては、後ほど詳しく説明する。

圧力調整器３４４は、燃料ガスライン３４１に設けられ、燃料ガスライン３４１における燃料ガスＧａの圧力を機械的に制御する構成とされている。圧力調整器３４４は、この例では、燃料ガスライン３４１における燃料ガスＧａを、ミキサー３１２の上流側に接続されたエア導入経路３１１ｃ（図３参照）における空気Ａｒの圧力に応じて調整するようになっている。流量調整弁３４５は、ミキサー３１２にて空気Ａｒと混合される燃料ガスＧａの流量を調整するようになっている。

−吸気系−
吸気系３００ｂは、エアクリーナ３１１（この例では並列に配設された２つのエアクリーナ３１１ａ，３１１ｂ）、ミキサー３１２、吸気経路３１３（具体的には吸気配管）（図３参照）、過給機３１４（図２および図３参照）、冷却器３１５（具体的にはインタークーラ）（図１および図３参照）、スロットル弁３１６（図３参照）、および、吸気マニホールド３１７（図３参照）を備えている。ここで、スロットル弁３１６は、開度が制御されることにより、混合気（混合ガス）の吸気マニホールド３１７への吸気量が調整されるようになっている。

吸気系３００ｂでは、エアクリーナ３１１から吸入されてエアクリーナ３１１で浄化された空気Ａｒは、エア導入経路３１１ｃを経てミキサー３１２に到達する。ミキサー３１２に到達した空気Ａｒは、燃料供給系３００ａから導入される燃料ガスＧａと混合されて混合気が生成される。ミキサー３１２で生成されて吸気経路３１３内をエンジン３０１側へ送られた混合気は、過給機３１４の吸気コンプレッサー３１４ｂ（図２および図３参照）によって圧縮された後、冷却器３１５によって冷却される。その後、冷却された混合気は、スロットル弁３１６によって流量調整され、吸気マニホールド３１７を経てエンジン３０１の各気筒における燃焼室３０１ａ〜３０１ａ（図３参照）内に流入する。ここで、燃焼室３０１ａ〜３０１ａは、図示しない、シリンダ、ピストンシリンダヘッド、吸気バルブおよび排気バルブによって区画される。

なお、吸気系３００ｂは、かかる構成に限定されるものではなく、例えば、過給機３１４の吸気コンプレッサー３１４ｂによって圧縮された混合気が、スロットル弁３１６によって流量調整され、冷却器３１５によって冷却された後、吸気マニホールド３１７を経てエンジン３０１の各気筒における燃焼室３０１ａ〜３０１ａ内に流入するようになっていてもよい。また、例えば、吸気系３００ｂにおいて、冷却器３１５を吸気経路３１３から除去した構成、すなわち冷却器３１５を設けない構成にしてもよい。

−排気系−
排気系３００ｃは、排気マニホールド３２１（図１および図２参照）、排気経路３２２（図１から図３参照）および酸化触媒３２３（図１および図２参照）を備えている。

排気系３００ｃでは、エンジン３０１の各気筒における燃焼室３０１ａ〜３０１ａにおいて点火装置３０１ｂ（図１参照）による点火プラグの点火によって混合気が燃焼した排気ガスを外部に導く。これにより、ガスエンジン３００は、クランクシャフトに回転力が生じ、発電機４００を作動させるための出力を得ることができる。

燃焼後の排気ガスは、排気マニホールド３２１から排気経路３２２における過給機３１４の排気タービン３１４ａ（図２および図３参照）および酸化触媒３２３を経て外部に排出される。

（制御盤）
制御系を構成する制御盤５００には、エンジン発電機１００の各構成要素の作動を制御するための制御部６００（図３参照）を構成する各種電子機器（回路基板等）が収容されている。具体的には、制御部６００は、ガスエンジン３００の運転制御、発電機４００の運転制御、オイルポンプ３６１の制御等の各種制御動作を行うようになっている。

制御部６００に検出信号を送信する各種センサーとしては、エンジン３０１におけるクランクシャフトが所定回転角度だけ回転する度にパルス信号を発信するクランク角度センサー（図示省略）、エンジン冷却系および混合気冷却系を流れる冷却水の温度を検知する水温センサー（図示省略）、潤滑系を流れる潤滑油の温度を検知する油温センサー（図示省略）等の各種センサーが設けられている。各種センサーの検出信号は、制御部６００に送信される。

（ガス回路）
図３に示すように、ガス回路３５０は、ミキサー３１２、吸気経路３１３、過給機３１４およびスロットル弁３１６を備えている。

ミキサー３１２は、燃料ガス供給ユニット３４０からの燃料ガスＧａをエアクリーナ３１１からの空気Ａｒと混合させて燃料ガスＧａおよび空気Ａｒの混合気を生成する。

吸気経路３１３は、ミキサー３１２からの混合気を、エンジン３０１を構成する吸気マニホールド３１７に導くようになっている。

過給機３１４は、ターボチャージャーと称されるものであり、エンジン３０１を構成する燃焼室３０１ａ〜３０１ａからの排気ガスの力によりミキサー３１２からの混合気を、エンジン３０１を構成する吸気マニホールド３１７に強制的に送り込む。過給機３１４は、排気ガスの力により駆動される排気タービン３１４ａと、排気タービン３１４ａの駆動力により混合気を圧縮する吸気コンプレッサー３１４ｂとで構成されている。

スロットル弁３１６は、開度が制御されることにより、過給機３１４からエンジン３０１を構成する吸気マニホールド３１７に送り込まれる混合気の吸気量が調整されるようになっている。詳しくは、スロットル弁３１６は、入力される制御信号に比例した混合気の流量を調整することが可能な比例制御弁とされている。

ガス回路３５０は、エアクリーナ３１１（この例ではエアクリーナ３１１ａ，３１１ｂ）をさらに備えている。エアクリーナ３１１は、大気から吸入される空気Ａｒを浄化するものであり、ミキサー３１２に接続されている。エアクリーナ３１１は、図示しないエアフィルタを有している。

ガス回路３５０は、冷却器３１５をさらに備えている。冷却器３１５は、過給機３１４の吸気コンプレッサー３１４ｂによる圧縮により温度が上昇した混合気を冷却する熱交換器の機能を有している。

そして、ミキサー３１２、過給機３１４およびスロットル弁３１６（この例ではエアクリーナ３１１、ミキサー３１２、過給機３１４、冷却器３１５およびスロットル弁３１６）は、吸気経路３１３に、空気Ａｒの送り方向Ｗにおける上流側からこの順番で設けられている。

詳しくは、エアクリーナ３１１は、空気Ａｒの送り方向Ｗにおいて下流側にエア導入経路３１１ｃ（具体的にはエア導入配管）を有している。ミキサー３１２は、空気Ａｒの送り方向Ｗにおいて上流側に二つの入口３１２ａ，３１２ｂを有し、かつ、下流側に一つの出口３１２ｃを有している。ミキサー３１２は、一方の入口３１２ａにエアクリーナ３１１のエア導入経路３１１ｃが接続され、かつ、他方の入口３１２ｂに一端が燃料ガス供給ユニット３４０に接続された燃料導入経路３０４の他端が接続される一方、出口３１２ｃが吸気経路３１３の空気Ａｒの送り方向Ｗにおける上流側端に接続されている。過給機３１４は、吸気経路３１３に対し、空気Ａｒの送り方向Ｗにおいてミキサー３１２よりも下流側かつ冷却器３１５よりも上流側に介装されている。冷却器３１５は、吸気経路３１３に対し、空気Ａｒの送り方向Ｗにおいて過給機３１４よりも下流側かつスロットル弁３１６よりも上流側に介装されている。スロットル弁３１６は、入口３１６ａが吸気経路３１３の空気Ａｒの送り方向Ｗにおける下流側端に接続され、かつ、出口３１６ｂが吸気マニホールド３１７の入口３１７ａに接続されている。なお、冷却器３１５は、この例では、過給機３１４とスロットル弁３１６との間に設けられているが、スロットル弁３１６とエンジン３０１を構成する吸気マニホールド３１７との間に設けられていてもよいし、吸気経路３１３から除去してもよい。

ガス回路３５０は、エンジン３０１に燃料ガスＧａを供給するための燃料ガスライン３４１、遮断弁３４２および電動弁３４３をさらに備えている。

−遮断弁および電動弁の配設構成−
図４は、燃料ガスライン３４１における遮断弁３４２および電動弁３４３部分の概略構成を示すガス回路図である。

図４に示すように、燃料ガスライン３４１には、遮断弁３４２が設けられ、さらに遮断弁３４２と直列に電動弁３４３が設けられている。

遮断弁３４２は、電動弁３４３よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａ〜３０１ａとは反対側（燃料ガスＧａを供給する方向である燃料ガス供給方向Ｖにおける上流側）に設けられていてもよいが、本実施の形態では、電動弁３４３よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａ〜３０１ａ側（燃料ガス供給方向Ｖにおける下流側）（図３および図４参照）に設けられている。換言すれば、電動弁３４３は、遮断弁３４２よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａ〜３０１ａとは反対側（燃料ガス供給方向Ｖにおける上流側）に設けられている。

詳しくは、遮断弁３４２は、互いに並列に接続された複数（この例では２つ）の遮断弁３４２〜３４２（以下、単に３４２で示す。）とされている。こうすることで、遮断弁３４２において燃料ガスＧａの単位時間当たりの供給量を増やすことができる。なお、遮断弁３４２は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、遮断弁３４２は、互いに直列に接続されていてもよいし、並列および直列を組み合わせて接続されていてもよい。

また、電動弁３４３は、互いに直列に接続された複数（この例では２つ）の電動弁３４３〜３４３以下、単に３４３で示す。）とされている。こうすることで、燃料ガスライン３４１の閉止状態でのシール性をさらに向上させることができる。なお、電動弁３４３は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、電動弁３４３は、互いに並列に接続されていてもよいし、直列および並列を組み合わせて接続されていてもよい。

［本実施の形態に係る制御構成］
図５は、図１から図３に示すエンジン発電機１００におけるガスエンジン３００に適用した本実施の形態に係る制御構成を示すシステムブロック図である。

図３および図５に示す制御部６００は、本実施の形態に係る制御構成を実現することができる。

図５に示すように、ガスエンジン３００における遮断弁３４２は、制御部６００の出力系に電気的に接続されている。制御部６００は、遮断弁３４２を作動制御する制御信号により、遮断弁３４２を開閉して燃料ガスＧａの開閉制御を行うようになっている。

詳しくは、制御部６００は、遮断弁３４２を開放する制御信号である開放制御信号により、遮断弁３４２が開放するように遮断弁３４２の開放操作を行うようになっている。一方、制御部６００は、遮断弁３４２を閉止する制御信号である閉止制御信号により、遮断弁３４２が閉止するように遮断弁３４２の閉止操作を行うようになっている。ここで、遮断弁３４２は、この例では複数のものであるが、制御部６００から同一の制御信号（開放する場合には何れも開放制御信号、閉止する場合には何れも閉止制御信号）が同じタイミングで入力される。

また、ガスエンジン３００における電動弁３４３は、制御部６００の出力系に電気的に接続されている。制御部６００は、電動弁３４３を作動制御する制御信号により、電動弁３４３を開閉して燃料ガスＧａの開閉制御を行うようになっている。

詳しくは、制御部６００は、電動弁３４３を開放する制御信号である開放制御信号により、電動弁３４３が開放するように電動弁３４３の開放操作を行うようになっている。一方、制御部６００は、電動弁３４３を閉止する制御信号である閉止制御信号により、電動弁３４３が閉止するように電動弁３４３の閉止操作を行うようになっている。ここで、電動弁３４３は、この例では複数のものであるが、制御部６００から同一の制御信号（開放する場合には何れも開放制御信号、閉止する場合には何れも閉止制御信号）が同じタイミングで入力される。

制御部６００は、ガスエンジン３００全体の制御を司る機能を有している。制御部６００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理部６１０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリやＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリを含む記憶部６２０とを備えている。ガスエンジン３００は、制御部６００の処理部６１０が記憶部６２０のＲＯＭに予め格納された制御プログラムを記憶部６２０のＲＡＭ上にロードして実行することにより、各種構成要素を制御するようになっている。また、記憶部６２０における不揮発性メモリには、ガスエンジン３００の動作パラメータや設定データなどの各種システム情報が格納されている。

そして、制御部６００は、エンジン３０１を停止するためのエンジン停止指令を受信したときに遮断弁３４２の閉止操作を開始し、遮断弁３４２の閉止操作の開始と同期しまたは遅れて電動弁３４３の閉止操作を開始する構成とされている。

また、制御部６００は、エンジン３０１を起動するためのエンジン起動指令を受信したときに電動弁３４３の開放操作を遮断弁３４２に先行して開始する構成とされている。

詳しくは、制御部６００は、遮断弁制御手段Ｐ１と、電動弁制御手段Ｐ２とを備える構成とされている。

遮断弁制御手段Ｐ１は、エンジン３０１の起動状態であって遮断弁３４２の開放状態（具体的には全開状態）において、エンジン停止指令を示すエンジン停止指令信号を受信すると、遮断弁３４２を閉止する閉止制御信号により遮断弁３４２に対して閉止操作を開始する。そうすると、遮断弁３４２は、開放状態（具体的には全開状態）から弁の閉止操作を開始して比較的速く（例えば、直線的に移動するアクチュエーターによる弁の閉止動作により瞬時に）閉止状態（全閉状態）となる。

電動弁制御手段Ｐ２は、電動弁３４３の開放状態（具体的には全開状態）において、遮断弁３４２の閉止操作の開始と同期し（同時に）または遮断弁３４２の閉止操作の開始時から予め定めた所定の時間経過後に電動弁３４３を閉止する閉止制御信号により電動弁３４３に対して閉止操作を開始する。そうすると、電動弁３４３は、開放状態（具体的には全開状態）から弁の閉止操作を開始して比較的遅く（例えば、回転運動するアクチュエーターによる弁の閉止動作により数秒後に）閉止状態（全閉状態）となる。

また、電動弁制御手段Ｐ２は、エンジン３０１の停止状態であって電動弁３４３の閉止状態において、エンジン起動指令を示すエンジン起動指令信号を受信すると、電動弁３４３を開放する開放制御信号により電動弁３４３に対して開放操作を開始する。そうすると、電動弁３４３は、閉止状態から弁の開放操作を開始して比較的遅く（例えば、回転運動するアクチュエーターによる弁の開放動作により数秒後に）開放状態（具体的には全開状態）となる。

遮断弁制御手段Ｐ１は、遮断弁３４２の閉止状態において、電動弁３４３の開放操作の開始時から予め定めた所定の時間経過後に遮断弁３４２を開放する開放制御信号により遮断弁３４２に対して開放操作を開始する。そうすると、遮断弁３４２は、閉止状態から弁の開放操作を開始して比較的速く（例えば、直線的に移動するアクチュエーターによる弁の開放動作により瞬時に）開放状態（具体的には全開状態）となる。

（ガスエンジンの制御動作）
次に、ガスエンジン３００における制御部６００による制御動作の一例について図６および図７を参照しながら以下に説明する。なお、ガスエンジン３００の運転停止状態では、遮断弁３４２および電動弁３４３は、閉止状態となっている。

図６は、ガスエンジン３００における制御部６００による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。また、図７は、ガスエンジン３００における制御部６００による制御動作の一例を示すフローチャートである。

図６および図７に示すガスエンジン３００の制御動作では、先ず、制御部６００は、エンジン３０１を起動するためのエンジン起動指令を受信すると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、電動弁３４３に対して開放操作を開始する（ステップＳ２）。そして、電動弁３４３は、閉止状態から弁の開放操作を開始して比較的遅く（例えば数秒後に）開放状態となる。

次に、制御部６００は、エンジン起動指令を受信してから予め定めた所定の第１時間Ｔ１経過後にセルモータを回転させてセルモータを始動し（ステップＳ３）、点火プラグを点火（通電）する（ステップＳ４）。このとき、エンジン３０１は、セルモータにより回転した状態で点火プラグの点火により始動し、回転速度α（図６参照）が上昇していく。

次に、制御部６００は、セルモータを始動してから予め定めた所定の第２時間Ｔ２経過後に〔エンジン起動指令を受信した時点から所定の時間（第１時間Ｔ１および第２時間Ｔ２）経過後に〕遮断弁３４２に対して開放操作を開始する（ステップＳ５）。そして、遮断弁３４２は、閉止状態から弁の開放操作を開始して比較的速く（例えば瞬時に）開放状態となる。このとき、制御部６００は、予め定めた所定の始動回転速度Ｒａ（図６参照）に達するか、或いは、セルモータを始動してから予め定めた所定の第３時間Ｔ３経過後にセルモータの回転を停止させる。その後、エンジン３０１は、予め定めた所定の定格回転速度Ｒｂ（図６参照）に達し、エンジン発電機１００は、規定電圧を確立する。

次に、制御部６００は、エンジン３０１を停止するためのエンジン停止指令を受信すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、点火プラグの点火（通電）を停止し（ステップＳ７）、遮断弁３４２に対して閉止操作を開始する（ステップＳ８）。そして、遮断弁３４２は、開放状態から弁の閉止操作を開始して比較的速く（例えば瞬時に）閉止状態となる。

次に、制御部６００は、エンジン停止指令を受信した時点（遮断弁３４２に対する閉止操作の開始時点）で、電動弁３４３に対して閉止操作を開始する（ステップＳ９ａ）（図６の実線参照）。或いは、制御部６００は、エンジン停止指令を受信した時点（遮断弁３４２に対する閉止操作の開始時点）から予め定めた所定の第４時間Ｔ４（所定の時間）経過後に電動弁３４３に対して閉止操作を開始する（ステップＳ９ｂ）（図６の破線参照）。そして、電動弁３４３は、開放状態から弁の閉止操作を開始して比較的遅く（例えば数秒後に）閉止状態となる。その後、エンジン３０１は、回転速度αが次第に減少し、エンジン発電機１００は、運転を停止する。

［本実施の形態について］
以上説明したように、本実施の形態では、燃料ガスライン３４１に遮断弁３４２と直列に電動弁３４３を設けるので、シール性が遮断弁３４２よりも高い電動弁３４３により燃料ガスライン３４１を閉止することができ、これにより、燃料ガスライン３４１の閉止状態でのシール性を向上させることができる。従って、燃料ガスライン３４１の閉止状態での燃料ガスＧａの漏れを効果的に防止することができる。

ところで、前記した特許文献２の如く、電動弁３４３の全閉と同期して（同時に）遮断弁３４２を閉じる場合には、燃料ガスライン３４１の閉止タイミングが燃料ガスライン３４１への閉止操作の開始時から電動弁３４３が全閉するまでの時間分遅れることになり、それだけ、燃料ガスライン３４１の閉止時の即応性が悪化する。

この点、本実施の形態では、制御部６００は、エンジン３０１を停止するためのエンジン停止指令を受信したときに遮断弁３４２を閉止操作し、遮断弁３４２の閉止操作と同期しまたは遅れて電動弁３４３を閉止操作するので、燃料ガスライン３４１の閉止タイミングが燃料ガスライン３４１への閉止操作の開始時（エンジン停止指令を受信時）から電動弁３４３が閉止完了（全閉）するまでの時間分の遅れることがなく、燃料ガスライン３４１への閉止操作後すぐに遮断弁３４２を閉止操作することができ、これにより、燃料ガスライン３４１の閉止時の即応性を保つことができる。

このように、本実施の形態によれば、燃料ガスライン３４１の閉止状態でのシール性を向上させることができると共に、燃料ガスライン３４１の閉止時の即応性を保つことができる。すなわち、燃料ガスライン３４１の閉止状態でのシール性の向上と燃料ガスライン３４１の閉止時の即応性の維持とを両立させることができる。

ところで、燃料ガスライン３４１の閉止状態において、シール性が遮断弁３４２よりも高い電動弁３４３により遮断弁３４２への燃料ガスＧａの供給を停止状態にするという観点から、遮断弁３４２を電動弁３４３よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａ側（燃料ガス供給方向Ｖにおける下流側）、換言すれば、電動弁３４３を遮断弁３４２よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａとは反対側（燃料ガス供給方向Ｖにおける上流側）に設けることが望ましい。また、燃料ガスライン３４１において、遮断弁３４２とエンジン３０１の燃焼室３０１ａ〜３０１ａとの間の距離は、燃料ガスＧａの残留量を減らすという観点から、燃料ガスＧａの残留経路をできるだけ短くすることが望ましい。

この点、本実施の形態では、遮断弁３４２を電動弁３４３よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａ側（燃料ガス供給方向Ｖにおける下流側）、換言すれば、電動弁３４３を遮断弁３４２よりもエンジン３０１の燃焼室３０１ａとは反対側（燃料ガス供給方向Ｖにおける上流側）に設けることで、シール性が遮断弁３４２よりも高い電動弁３４３により遮断弁３４２への燃料ガスＧａの供給を停止状態にすることができる。これにより、燃料ガスライン３４１の閉止状態でのシール性をさらに向上させることができる。さらに、遮断弁３４２をエンジン３０１の燃焼室３０１ａに近い側に位置させることができ、それだけ燃料ガスライン３４１における燃料ガスＧａの残留経路を短くすることができる。これにより、燃料ガスライン３４１における燃料ガスＧａの残留量を減らすことが可能となる。しかも、遮断弁３４２に対してエンジン３０１の燃焼室３０１ａとは反対側（燃料ガス供給方向Ｖにおける上流側）であれば、電動弁３４３を何れの位置にも設けることができ、それだけ、電動弁３４３を設ける位置の自由度を高めることができる。

ところで、電動弁３４３は、即応性が遮断弁３４２よりも低い特性を有するので、エンジン３０１を起動するためのエンジン起動指令を受信したときに遮断弁３４２の開放操作を電動弁３４３と同期して（同時に）または電動弁３４３に先行して開始すると、電動弁３４３によりエンジン３０１に供給する燃料ガスＧａの供給量が次第の増加することからエンジン３０１が起動するのに必要な供給量に達するまでの間、エンジン３０１の起動が不安定になりやすい。このことは、燃料ガスＧａとして、例えば、ガス生成の立ち上がりに時間を要することがあるバイオガスを用いる場合に、特に顕著となる。

この点、本実施の形態では、制御部６００は、エンジン３０１を起動するためのエンジン起動指令を受信したときに電動弁３４３の開放操作を遮断弁３４２に先行して開始することで、即応性が遮断弁３４２よりも低く、開放操作の開始時から開放完了（具体的には全開）までの操作時間が遮断弁３４２よりも長くかかる電動弁３４３を遮断弁３４２よりも先行して開放することができる。そうすると、電動弁３４３をエンジン３０１が起動するのに必要な供給量に達する開度にしたとき、または、該開度にした後に、遮断弁３４２を開放させることができ、これにより、エンジン３０１を安定して起動させることができる。このことは、燃料ガスＧａとして、例えば、ガス生成の立ち上がりに時間を要することがあるバイオガスを用いる場合に、特に有効となる。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１００ エンジン発電機
１００ａ パッケージ
３００ ガスエンジン
３００ａ 燃料供給系
３００ｂ 吸気系
３００ｃ 排気系
３０１ エンジン
３０１ａ 燃焼室
３０１ｂ 点火装置
３０２ シリンダブロック
３０３ シリンダヘッド
３０４ 燃料導入経路
３１１ エアクリーナ
３１１ｃ エア導入経路
３１２ ミキサー
３１３ 吸気経路
３１４ 過給機
３１４ａ 排気タービン
３１４ｂ 吸気コンプレッサー
３１５ 冷却器
３１６ スロットル弁
３１７ 吸気マニホールド
３２１ 排気マニホールド
３２２ 排気経路
３２３ 酸化触媒
３４０ 燃料ガス供給ユニット
３４１ 燃料ガスライン
３４２ 遮断弁
３４３ 電動弁
３４４ 圧力調整器
３４５ 流量調整弁
３５０ ガス回路
３６１ オイルポンプ
４００ 発電機
４０１ 発電機本体
５００ 制御盤
６００ 制御部
６１０ 処理部
６２０ 記憶部
Ａｒ 空気
Ｇａ 燃料ガス
Ｐ１ 遮断弁制御手段
Ｐ２ 電動弁制御手段
Ｔ１ 第１時間
Ｔ２ 第２時間
Ｔ３ 第３時間
Ｔ４ 第４時間
Ｖ 燃料ガス供給方向
Ｗ 空気の流れ方向
Ｘ 長手方向
Ｙ 奥行き方向
Ｚ 上下方向

Claims (2)

1. エンジンに燃料ガスを供給するための燃料ガスラインに遮断弁を設けたガスエンジンであって、
   前記燃料ガスラインに前記遮断弁と直列に電動弁を設け、前記エンジンを停止するためのエンジン停止指令を受信したときに前記遮断弁の閉止操作を開始し、前記遮断弁の閉止操作の開始と同期しまたは遅れて前記電動弁の閉止操作を開始する制御部を設け、
   前記制御部は、前記エンジンを起動するためのエンジン起動指令を受信したときに前記電動弁の開放操作を前記遮断弁に先行して開始し、
   前記遮断弁は、直線的に往復作動するアクチュエーターで駆動される弁であり、
   前記電動弁は、回転動作するアクチュエーターで駆動される弁であり、前記燃料ガスラインを密閉することを特徴とするガスエンジン。
2. 請求項１に記載のガスエンジンであって、
   前記遮断弁を前記電動弁よりも前記エンジンの燃焼室側に設けることを特徴とするガスエンジン。

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