JP6630576B2 - 副室式ガスエンジン及びその運転制御方法 - Google Patents
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Description
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
4 シリンダヘッド
6 主室
7 副室口金
8 噴孔
10 副室
12 副室ガス供給路
14 逆止弁
16 供給圧制御弁
17 点火プラグ
18 開弁タイミング・開弁期間検知装置
19 ギャップセンサ
20 熱効率演算装置
22 出力検知装置
24 燃料ガス量検知装置
26 副室ガス量演算装置
28 トーチ強さ情報取得装置
30 副室ガス供給量演算装置
32 副室ガス供給圧制御装置
34 記憶装置
36 主室内圧力検知装置
38 副室内圧力検知装置
40 トーチ強さ演算装置
42 差圧センサー
44 NOx排出量検知装置
46 燃焼変動量検知装置
48 ノッキング検知装置
50 排気温度検知装置
52 燃焼期間検知装置
100 ガスエンジン
Dn 排出量
Ef 熱効率
Ir 相関情報
Ks ノッキング状態
L 間隔
Pm,Ps 圧力
Qg 副室ガス量
Qs 副室ガス供給量
St トーチ強さ情報
Te 排気温度
Uc 燃焼期間
Vc 燃焼変動量
Claims (20)
- ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通する副室とを備える副室式ガスエンジンであって、
燃料ガスの供給源から前記副室に前記主室を介さずに前記燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、
前記副室ガス供給路に設けられた逆止弁と、
前記副室ガス供給路における前記逆止弁の上流側に設けられ、前記副室へ供給する前記燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁と、
前記主室内の圧力及び前記副室内の圧力に基づいて前記噴孔からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報を取得するよう構成されたトーチ強さ情報取得装置と、
前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記トーチ強さ情報と熱効率と前記副室ガス供給路から前記副室へ供給する前記燃料ガスの量(以下、副室ガス供給量と記載する。)との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、前記副室ガス供給量を算出するよう構成された副室ガス供給量演算装置と、
前記副室ガス供給量演算装置によって算出した前記副室ガス供給量に基づいて、前記供給圧制御弁を制御するよう構成された副室ガス供給圧制御装置と、
を備え、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記トーチ強さ情報と前記相関情報とに基づいて算出した前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を、前記相関情報として前記副室式ガスエンジンの運転中にリアルタイムで生成し、前記相関情報を更新する、副室式ガスエンジン。 - 前記相関情報を記憶する記憶手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記副室ガス供給量演算装置からフィードバックされた前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を前記相関情報として逐次記憶する、請求項1に記載の副室式ガスエンジン。 - 前記トーチ強さ情報取得装置は、前記副室内の圧力Psと前記主室内の圧力Pmの差(Ps−Pm)又は比率Ps/Pmに基づいて前記トーチ強さ情報を取得するよう構成された、請求項1又は2に記載の副室式ガスエンジン。
- 前記トーチ強さ情報取得装置は、前記圧力Psと前記圧力Pmの差(Ps−Pm)の最大値、又は前記圧力Psと前記圧力Pmの比率Ps/Pmの最大値を前記トーチ強さ情報として取得するよう構成された、請求項3に記載の副室式ガスエンジン。
- 前記トーチ強さ情報取得装置は、点火プラグの点火直後の所定のタイミングにおける前記圧力Psと前記圧力Pmとの差(Ps−Pm)又は比率Ps/Pmを前記トーチ強さ情報として取得するよう構成された、請求項3に記載の副室式ガスエンジン。
- NOx排出量を検知するNOx量検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記NOx排出量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記NOx量検知装置によって検知したNOx排出量と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記NOx排出量が基準排出量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項1乃至5の何れか1項に記載の副室式ガスエンジン。 - 前記主室における燃焼変動量を検知する燃焼変動量検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼変動量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記燃焼変動量検知装置によって検知した前記燃焼変動量と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項1乃至6の何れか1項に記載の副室式ガスエンジン。 - ノッキングの状態を検知するノッキング検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ノッキングの状態との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記ノッキング検知装置によって検知したノッキングの状態と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項1乃至7の何れか1項に記載の副室式ガスエンジン。 - 前記主室からの排気の温度を検知する排気温度検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記排気の温度との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記排気温度検知装置によって検知した前記主室からの排気の温度と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記排気の温度が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項1乃至8の何れか1項に記載の副室式ガスエンジン。 - 前記主室における燃焼期間を検知する燃焼期間検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼期間との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記燃焼期間検知装置によって検知した前記燃焼期間と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項1乃至9の何れか1項に記載の副室式ガスエンジン。 - ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通する副室とを備える副室式ガスエンジンの運転制御方法であって、
前記副室式ガスエンジンは、
燃料ガスの供給源から前記副室に前記主室を介さずに前記燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、
前記副室ガス供給路に設けられた逆止弁と、
前記副室ガス供給路における前記逆止弁の上流側に設けられ、前記副室へ供給する前記燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁と、
を備え、
前記運転制御方法は、
前記主室内の圧力及び前記副室内の圧力に基づいて前記噴孔からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報を取得するトーチ強さ情報取得ステップと、
前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記トーチ強さ情報と熱効率と前記副室ガス供給路から前記副室へ供給する前記燃料ガスの量(以下、副室ガス供給量と記載する。)との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、前記副室ガス供給量を算出する副室ガス供給量演算ステップと、
前記副室ガス供給量演算ステップで算出した前記副室ガス供給量に基づいて、前記供給圧制御弁を制御する副室ガス供給圧制御ステップと、
前記トーチ強さ情報と前記相関情報とに基づいて算出した前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を、前記相関情報として前記副室式ガスエンジンの運転中にリアルタイムで生成し、前記相関情報を更新するステップと、
を備える、副室式ガスエンジンの運転制御方法。 - 前記副室ガス供給量演算ステップで算出された前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を前記相関情報として記憶装置に逐次記憶するステップを更に備える、請求項11に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
- 前記トーチ強さ情報取得ステップでは、前記副室内の圧力Psと前記主室内の圧力Pmの差(Ps−Pm)又は比率Ps/Pmに基づいて前記トーチ強さ情報を取得する、請求項11又は12に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
- 前記トーチ強さ情報取得ステップでは、前記圧力Psと前記圧力Pmの差(Ps−Pm)の最大値、又は前記圧力Psと前記圧力Pmの比率Ps/Pmの最大値を前記トーチ強さ情報として取得する、請求項13に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
- 前記トーチ強さ情報取得ステップでは、点火プラグの点火直後の所定のタイミングにおける前記圧力Psと前記圧力Pmとの差(Ps−Pm)又は比率Ps/Pmを前記トーチ強さ情報として取得する、請求項13に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
- NOx排出量を検知するNOx量検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記NOx排出量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記NOx量検知ステップで検知したNOx排出量と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記NOx排出量が基準排出量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項11乃至15の何れか1項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。 - 前記主室における燃焼変動量を検知する燃焼変動量検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼変動量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記燃焼変動量検知ステップで検知した前記燃焼変動量と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項11乃至16の何れか1項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。 - ノッキングの状態を検知するノッキング検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ノッキングの状態との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記ノッキング検知ステップで検知したノッキングの状態と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項11乃至17の何れか1項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。 - 前記主室からの排気の温度を検知する排気温度検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記排気の温度との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記排気温度検知ステップで検知した前記主室からの排気の温度と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記排気温度が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項11乃至18の何れか1項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。 - 前記主室における燃焼期間を検知する燃焼期間検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼期間との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記燃焼期間検知ステップで検知した前記燃焼期間と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項11乃至19の何れか1項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
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