JPH04321719A - ガス機関における過給機のサージング防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、過給機付きのガス機
関において発生するサージングの防止装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】過給機を備えたガス機関は周知であるが
、この種の機関では定常運転時には過給機は大量の混合
気を機関に送り込んでいるので、負荷が軽くなってスロ
ットル弁が閉じると過給機によるブースト圧力が一時的
に上昇する。特に負荷が１００％から０％になる場合の
ように負荷の変化量が大きく、しかも遮断が急激に行わ
れるとブースト圧力は異常に高くなり、サージングライ
ンを超えてサージングが発生する可能性が極めて高くな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のサージングは、
燃料供給系統に設けられている燃料調整弁のステップモ
ータに大きな衝撃力を与えてこれを破損させるなど、機
器の故障の一因となるものであるが、従来は急激に負荷
を遮断するような運転を避けるなどの間接的な対策によ
ってサージングの発生を防止していた。この発明はこの
点に着目し、急激な負荷遮断によってもサージングが発
生しないようにすることを課題としてなされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、過給機を経た後のスロットル弁上
流における吸気管路の圧力を検出する第１の圧力検出手
段と、スロットル弁の下流における吸気管路の圧力を検
出する第２の圧力検出手段と、過給機の給気入口と給気
出口の間に設けられたバイパス路と、このバイパス路に
設けられた開閉弁と、第１の圧力検出手段で検出された
圧力と第２の圧力検出手段で検出された圧力との比があ
らかじめ設定された基準値を超えた時に上記バイパス路
の開閉弁を開く制御部、とを備えている。

【０００５】

【作用】サージングはスロットル弁が急に閉まり、過給
機によるブースト圧力が異常に上昇した場合に発生する
から、基準値をサージングラインに対応して適切に設定
しておくことにより、サージングが生ずるような状態に
なると自動的にバイパス路の開閉弁が開かれてスロット
ル弁の上流、すなわち過給機の給気出口側の高いブース
ト圧力が給気入口側に逃がされる。このためサージング
の発生条件は成立せず、サージングが回避される。

【０００６】

【実施例】以下、図示の一実施例について説明する。図
１のブロック図において、１は機関、２はガスレギュレ
ータ、３はステップモータによって開度を調整する構造
のガス調量弁、４はミキサー、５は過給機、６はインタ
ークーラ、７はスロットル弁、８はガバナ、９はガス遮
断弁、１０は制御部である。燃料のガス１１はガスレギ
ュレータ２で所定の圧力に調整され、ガス調量弁３を経
てミキサー４で空気１２と混合された後、過給機５、イ
ンタークーラ６、スロットル弁７を経て機関１に供給さ
れ、燃焼後の排気ガス１３は過給機５を経て排出される
。１４は吸気管、１５は排気管である。なお、機関１は
例えば希薄燃焼状態で運転して排気中の窒素酸化物を低
減するように調整されている。

【０００７】２１は過給機５の給気入口５ａと給気出口
５ｂの間に設けられたバイパス路、２２はこのバイパス
路２１に設けられたバイパス路開閉用の電磁弁であり、
この電磁弁２２は制御部１０によって開閉制御される。 ２３はスロットル弁７の上流に設けられて過給機５を経
た後のスロットル弁上流の吸気管１４ａの圧力を検出す
る第１の圧力センサ、２４はスロットル弁７の下流に設
けられてスロットル弁下流における吸気管１４ｂの圧力
を検出する第２の圧力センサ、２５は機関回転数を検出
する回転センサであり、これらの出力信号はいずれも制
御部１０に入力されている。

【０００８】制御部１０は主要部がＣＰＵ１０ａやメモ
リ１０ｂを備えたマイクロコンピュータで構成されてお
り、この発明に係るサージング防止のほかに、図示しな
い各種センサの検出信号等によりガス調量弁３の開度を
制御するなど、機関の運転全般を制御するように構成さ
れている。なお、この発明による開閉弁２２の制御だけ
であれば、マイクロコンピュータでなく一般的なディス
クリートな回路によっても制御部１０を構成することが
できる。

【０００９】実施例は上述のような構成であり、次に図
２に示すタイムチャートにより動作を説明する。スロッ
トル弁７がほぼ全開となった状態で機関１が運転されて
いる時に急に負荷が遮断されると、スロットル弁７は（
ａ）のようにガバナ８の作用でほぼ全閉の状態にまで急
に閉じられる。過給機５はこの時までフル回転している
ため、給気出口５ｂ側のブースト圧力Ｐａはすぐには下
降しないで一旦上昇してから下降する。またスロットル
弁７の下流における圧力Ｐｂも下降するが、従来の装置
ではそれぞれ（ｂ）及び（ｃ）の実線のように変化して
最終的には無負荷時の圧力にまで低下することになる。

【００１０】一方、この実施例ではブースト圧力Ｐａが
スロットル弁７の上流に設けられている圧力センサ２３
で検出され、またスロットル弁７の下流の圧力Ｐｂは圧
力センサ２４で検出されており、その結果がそれぞれ制
御部１０に入力される。そして制御部１０では各圧力セ
ンサの検出信号から圧力比Ｐａ／Ｐｂを算出しており、
これをあらかじめ設定された基準値ｃと比較し、Ｐａ／
Ｐｂ＞ｃになると電磁弁２２に対する制御信号を出力し
、圧力比がｃ以下になるまで（ｄ）のように電磁弁２２
を開いた状態に保つのである。なお、上記の基準値ｃは
通常の運転では有りえない程度の大きな値であり、例え
ば事前に実験等を行ってその結果から適切な数値が選定
される。

【００１１】この電磁弁２２の開動作によって、給気出
口５ｂ側の圧力がバイパス路２１を経て給気入口５ａ側
に逃がされてブースト圧力Ｐａの上昇は止まる。そして
（ｂ）に破線で示したように無負荷時の圧力にまで速や
かに低下するので、サージング発生の条件が成立せず、
サージングが防止されることになる。なお、スロットル
弁７の下流の圧力Ｐｂも上流の圧力Ｐａの低下に伴って
（ｃ）の破線のように無負荷時の圧力にまで速やかに低
下し、更に機関回転数も（ｅ）に破線で示すように変動
が小さくなる。

【００１２】図３はサージングの発生と回避の条件を説
明した図であり、サージングは過給機５の給気出口５ｂ
側の圧力Ｐ２（＝Ｐａ）と給気入口５ａ側の圧力Ｐ１の
比、すなわちＰ２／Ｐ１がサージングラインＳを超えた
サージング領域で発生する。縦軸は圧力比、横軸は流量
である。この発明は、急激な負荷遮断によって動作点が
ＡからＢに移動してサージング領域に入った場合に、バ
イパス路２１を開くことにより圧力比Ｐ２／Ｐ１を下げ
、動作点をＣに移動させてサージングの発生を回避して
いるのである。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、過給機の給気入口と給気出口の間にバイパス路を
設け、過給機を経た後のスロットル弁の上流と下流の圧
力比が基準値を超えた時に上記バイパス路を開くように
したものである。従って、サージング発生の条件が成立
するほどブースト圧力が上昇することがなく、サージン
グを有効に回避しながら負荷を急激に遮断するような運
転も可能となると共に、サージングに起因する故障をな
くして機器の信頼性を向上することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】実施例の動作を説明するタイムチャートである
。

【図３】サージングの発生と回避の条件を示した動作説
明図である。

【符号の説明】

１　　機関 ５　　過給機 ５ａ　　給気入口 ５ｂ　　給気出口 ７　　スロットル弁 １０　　制御部 １４，１４ａ，１４ｂ　　吸気管 ２１　　バイパス路 ２２　　電磁弁 ２３　　第１の圧力センサ ２４　　第２の圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　過給機を経た後のスロットル弁上流に
   おける吸気管路の圧力を検出する第１の圧力検出手段と
   、スロットル弁の下流における吸気管路の圧力を検出す
   る第２の圧力検出手段と、過給機の給気入口と給気出口
   の間に設けられたバイパス路と、このバイパス路に設け
   られた開閉弁と、第１の圧力検出手段で検出された圧力
   と第２の圧力検出手段で検出された圧力との比があらか
   じめ設定された基準値を超えた時に上記バイパス路の開
   閉弁を開く制御部、とを備えたことを特徴とするガス機
   関における過給機のサージング防止装置。