JPH06173699A - Internal combustion engine for generating device - Google Patents

Internal combustion engine for generating device

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JPH06173699A
JPH06173699A JP4351833A JP35183392A JPH06173699A JP H06173699 A JPH06173699 A JP H06173699A JP 4351833 A JP4351833 A JP 4351833A JP 35183392 A JP35183392 A JP 35183392A JP H06173699 A JPH06173699 A JP H06173699A
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JP
Japan
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engine
energy
exhaust
electric power
turbine
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Pending
Application number
JP4351833A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kawamura
河村英男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority to JP4351833A priority Critical patent/JPH06173699A/en
Publication of JPH06173699A publication Critical patent/JPH06173699A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a small scale generating system to carry out the efficient stable generation of electrical energy by using a multiple cylinder gas internal combustion engine. CONSTITUTION:The cylinders of a gas internal combustion engine which drives a main generator 3 to obtain generated output are grouped, and energy collecting devices 5, 7 which collect an exhaust system in each group for collecting each exhaust energy as electric power are provided. An energy collecting device having a variable hole opening type (VGS type) turbine which can further collect the residual energy of exhaust gas discharged from the energy collecting devices 5, 7 as the electric power is arranged on the downstream side of the energy collecting devices 5, 7. The groups of cylinders are combined according to the size of wanted electric power, and each cylinder is thereby controlled so as to constantly keep highly effective operation, and the turbine is sufficiently rotated by the exhaust gas discharged from each cylinder to make each energy collecting device efficiently collect the exhaust energy, and moreover a turbine provided on the downstream side of the energy collecting device is efficiently operated by changing its throttle ratio according to the quantity of exhaust gas to collect the exhaust energy as the electric power.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発電装置用内燃機関の
制御装置に関し、特にそれぞれの需要家に設置できるよ
うな小型の発電装置用内燃機関の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an internal combustion engine for a power generator, and more particularly to a control device for a small internal combustion engine for a power generator that can be installed in each customer.

【0002】[0002]

【従来の技術】日本で採用されている発送配電システム
は、発電を水力、火力及び原子力による3者の大型発電
設備で行い、これら大型発電設備により発電された電力
は都市近郊に設けられた大型変電設備に送られ、変電の
後、都市に設けられた配電設備に送られ、各配電設備か
ら各需要家にそれぞれ必要な電力を分配する。そして、
各変電設備及び配電設備間は互いに連結されてネットワ
ーク化されていて、不測の事故などの場合に互いの送配
電設備間で電力の融通を計ることができるようなシステ
ムが採られている。
2. Description of the Related Art The shipping and distribution system adopted in Japan uses a large-scale power generation facility of three parties to generate power by hydropower, thermal power, and nuclear power. The electric power is sent to the substation equipment, and after the substation, the electric power is sent to the power distribution equipment provided in the city, and the required power is distributed from each power distribution equipment to each customer. And
The substation equipment and the power distribution equipment are connected to each other to form a network, and a system is adopted so that power can be exchanged between the power transmission and distribution equipment in the event of an unexpected accident.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
システムは、現在極めて有効に機能しており、あまり欠
点はないが、強いて欠点をいえば、発電設備から各需要
家までの間の電力損失が大きいことと、実際に発生した
不測の大事故発生時に、各送配電設備間のバックアップ
が間に合わず、大きな区域で大停電が発生するというこ
とが挙げられる。最近では、このような欠点をなくする
ため、各需要家ごとに小発電設備を設置するようなプロ
ジェクトが進行している。
By the way, the system as described above is functioning extremely effectively at the present time, and there are not so many drawbacks. However, if the shortcoming is compelled, the power loss from the power generation equipment to each customer is lost. Is large, and when an unexpected large-scale accident actually occurs, backup between transmission and distribution facilities cannot be made in time, and a large power failure occurs in a large area. Recently, in order to eliminate such drawbacks, a project of installing a small power generation facility for each customer is under way.

【0004】本発明は、上述のような事情に鑑みなされ
たものであり、その目的は、小規模の内燃機関を使用し
て効率の良い安定した発電を行なうことができるような
小規模発電システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a small-scale power generation system capable of performing efficient and stable power generation using a small-scale internal combustion engine. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
的を達成するために、本発明は、ガス燃焼用の副室と主
室との間に連絡流路弁を設け、副室内の燃焼ガス圧を連
絡流路弁の開弁力に利用する多気筒形のエンジンと、該
エンジンにより駆動される主発電機と、グループに纒め
られた前記エンジンの複数の排気孔にそれぞれ設けられ
た、発電機を有するターボチャージャと、これらターボ
チャージャの下流に設けられた噴口開度可変形のタービ
ンと、該タービンにより回転駆動される発電機と、負荷
に供給される電力を検知する負荷計と、検出された負荷
電力により前記エンジンの気筒数を制御すると共に負荷
電力量に応じて前記それぞれの発電機の発電量を制御す
る制御装置とを有することを特徴とする発電装置用内燃
機関を提供する。
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, the present invention provides a communication passage valve between a sub chamber for gas combustion and a main chamber, and A multi-cylinder engine that uses combustion gas pressure to open the connecting flow path valve, a main generator driven by the engine, and a plurality of exhaust holes of the engine that are grouped together are provided. Further, a turbocharger having a generator, a turbine having a variable injection opening provided downstream of the turbocharger, a generator driven to rotate by the turbine, and a load meter detecting electric power supplied to a load. And a control device for controlling the number of cylinders of the engine by the detected load power and controlling the power generation amount of each of the generators according to the load power amount. provide.

【0006】[0006]

【作用】複数気筒のガス内燃機関により主発電機を駆動
して発電電力を得るようにすると共に、このガス内燃機
関の気筒をグループ化し、各グループごとに排気系統を
まとめてそれぞれのグループに排気エネルギーを電力と
して回収するエネルギー回収装置を設けると共に、これ
らエネルギー回収措置の下流にはこれらから排出される
排気ガスに残留するエネルギーを更に電力として回収す
ることができるVGS(可変タービンノズル流路面積)
型のタービンを持ったエネルギー回収装置を配置し、需
要電力の大きさに応じて上記グループの組合せを行っ
て、各気筒は常時高効率運転となるように制御されると
共に、これにつれて上記各エネルギー回収装置は、高効
率で運転された各気筒から排出される高圧高温の排気ガ
スで十分にタービンが回転されて効率よく排気エネルギ
ーを回収し、更にこれらの下流に設けられてタービンは
排気される排気ガス量に応じてA/R比を変えて、これ
も高効率運転されて排気エネルギーを電力として回収
し、回収された電力は主発電機から発電された電力に加
算されて負荷に配電する。
The main generator is driven by the gas internal combustion engine of a plurality of cylinders to obtain the generated electric power, and the cylinders of the gas internal combustion engine are grouped, and the exhaust system is collected for each group and exhausted to each group. An energy recovery device for recovering energy as electric power is provided, and energy remaining in exhaust gas discharged from these devices can be further recovered as electric power downstream of these energy recovery measures, VGS (variable turbine nozzle flow passage area).
Type energy recovery device with a turbine, and by combining the above groups according to the amount of power demand, each cylinder is controlled to operate at high efficiency at all times. In the recovery device, the turbine is rotated sufficiently by the high-pressure and high-temperature exhaust gas discharged from each cylinder operated with high efficiency, the exhaust energy is efficiently recovered, and the turbine is exhausted by being provided downstream thereof. The A / R ratio is changed according to the amount of exhaust gas, and this is also operated with high efficiency to recover exhaust energy as electric power, and the recovered electric power is added to the electric power generated from the main generator to distribute to the load. .

【0007】[0007]

【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。図1は、本発明の全体を示すブロック図で
ある。図1において、1は多気筒形のディーゼルエンジ
ンであり、この実施例では6気筒のものである。このエ
ンジンの燃料は、例えば、ブタンやプロパンを主体とし
た天然ガスであり、図1には燃料系統を図から省略して
ある。1aはディーゼルエンジン1に対する燃料供給を
制御するガバナである。このディーゼルエンジン1は各
気筒をグループ毎に分割して運転することができ、この
実施例では、気筒No.1、5、6と気筒No.2、
3、4の2グループに分けられ、後に述べる気筒制御信
号によりこれらのグループがそれぞれ単独で機能するこ
ともでき、又これらのグループが同時に機能することも
できる。このディーゼルエンジン1の6本の吸気孔1c
はひとまとめにされて、一括吸気される。この吸気は後
に述べるコンプレッサから供給される。排気孔1dはそ
れぞれのグループ毎に纒められ、それぞれ後に述べるタ
ービンに結合される。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the whole of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a multi-cylinder type diesel engine, which is a 6-cylinder engine in this embodiment. The fuel of this engine is, for example, natural gas mainly containing butane or propane, and the fuel system is omitted from the drawing in FIG. Reference numeral 1a is a governor for controlling fuel supply to the diesel engine 1. The diesel engine 1 can be operated by dividing each cylinder into groups, and in this embodiment, the cylinder number. No. 1, 5, 6 and cylinder No. 2,
It is divided into two groups of 3 and 4, and each of these groups can function independently by the cylinder control signal described later, or these groups can function at the same time. 6 intake holes 1c of this diesel engine 1
Are put together and inhaled all at once. This intake air is supplied from the compressor described later. The exhaust holes 1d are formed for each group and are connected to a turbine described later.

【0008】該ディーゼルエンジン1の回転軸1bに
は、主発電機3が結合され、該ディーゼルエンジン1に
より回転駆動されて発電する。5はタービンTとコンプ
レッサCとが回転軸同志結合され、その回転軸に発電機
Gが直結された一種のターボチャージャであり、タービ
ンTは、ディーゼルエンジン1の気筒No,2,3,4
の排気孔1dに接続され、コンプレッサCはディーゼル
エンジン1の吸気孔1cに接続されている。以後これを
TCGと呼ぶことにする。7はTCG5と同様な構成の
TCGであり、タービンTは、ディーゼルエンジン1の
気筒No,1,5,6の排気孔1dに接続され、コンプ
レッサCはディーゼルエンジン1の吸気孔1cに接続さ
れている。
A main generator 3 is connected to a rotary shaft 1b of the diesel engine 1 and is rotationally driven by the diesel engine 1 to generate electric power. Reference numeral 5 is a kind of turbocharger in which a turbine T and a compressor C are connected to each other by rotating shafts, and the rotating shaft is directly connected to a generator G. The turbine T is a cylinder No. 2, 3, 4 of the diesel engine 1.
Of the diesel engine 1, and the compressor C is connected to the intake hole 1c of the diesel engine 1. Hereinafter, this will be referred to as TCG. Reference numeral 7 denotes a TCG having the same configuration as that of the TCG 5, the turbine T is connected to the exhaust holes 1d of the cylinders Nos. 1, 5, 6 of the diesel engine 1, and the compressor C is connected to the intake hole 1c of the diesel engine 1. There is.

【0009】9はタービン発電機であり、タービンTの
回転軸に発電機Gが結合されているものである。このタ
ービンはタービンノズルのガス流入面積と方向が可変形
のVGS形タービンであるが、ノズル絞りは無段可変の
ものではなく、1段目・・・1/4絞り、2段目・・・
1/2絞り、3段目・・・3/4絞り、4段目・・・全
開、のように、4段に切換えるような構成をとってい
る。11は負荷に供給する電力を計測する負荷計であ
る。13は調整器である。該調整器13は、各発電機か
ら出力される電力を測定して、後に述べる制御装置15
にそれらの発電電力信号を送ると共に、各発電機から送
られてくる交流電力をいったん直流電力に変換し、コン
デンサを主体とする蓄電装置にその電力を蓄電した後こ
れを所定の電圧と周波数を持った、商用電源に変換し、
この電力を負荷計11を介して負荷に供給する。15は
制御装置である。制御装置15は、マイコンが主体の制
御装置であり、図2に示すように、エンジンの回転数セ
ンサ103、負荷センサ104やクランク軸位置センサ
105などからの検出信号が入力されると、所定の演算
や処理が行われて電磁弁制御器101や点火栓制御器1
02にそれぞれ制御指令が発せられるように構成されて
いるほか、負荷計11からの負荷電力を常時監視してお
り、主発電機3、TCG5およびTCG7、タービン発
電機9からの発電電力の合計が常に負荷計11の供給負
荷電力となるように、各発電機の発電電力を個々に整御
している。
Reference numeral 9 denotes a turbine generator, in which a generator G is coupled to the rotating shaft of the turbine T. This turbine is a VGS type turbine in which the gas inflow area and direction of the turbine nozzle are variable, but the nozzle throttle is not continuously variable, but the first stage ... 1/4 throttle, the second stage ...
Half-throttle, third-stage ... 3 / 4-third, fourth-stage ... fully open, and so on. A load meter 11 measures the electric power supplied to the load. Reference numeral 13 is a regulator. The regulator 13 measures the electric power output from each generator and controls the controller 15 described later.
The generated power signals are sent to the power generator, and the AC power sent from each generator is once converted to DC power, and the power is stored in a power storage device mainly composed of a capacitor, and then this is set to a predetermined voltage and frequency. I converted it to commercial power,
This electric power is supplied to the load via the load meter 11. Reference numeral 15 is a control device. The control device 15 is a control device mainly composed of a microcomputer, and as shown in FIG. 2, when a detection signal from the engine speed sensor 103, the load sensor 104, the crankshaft position sensor 105, or the like is input, a predetermined signal is output. The solenoid valve controller 101 and the spark plug controller 1 are calculated and processed.
In addition to being configured to issue a control command to each 02, the load power from the load meter 11 is constantly monitored, and the total power generated from the main generator 3, TCG5 and TCG7, and the turbine generator 9 is The generated power of each generator is individually adjusted so that the load power supplied by the load meter 11 is always maintained.

【0010】本発明に係る発電システムに使用されてい
るエンジンはガス燃料を効率よく燃焼させる新規なエン
ジンであり、その詳細を説明する。図2は該ガスエンジ
ンを示す構成ブロック図であり、21はピストン、22
はシリンダで、ピストン21の上部には高強度で耐熱性
を有するセラミックスのピストンヘッド31が遮熱ガス
ケット33を介してピストン胴部32に取付けられてい
る。
The engine used in the power generation system according to the present invention is a novel engine that efficiently burns gas fuel, and its details will be described. FIG. 2 is a structural block diagram showing the gas engine, in which 21 is a piston and 22
Is a cylinder, and a piston head 31 made of ceramics having high strength and heat resistance is attached to an upper portion of the piston 21 on a piston body 32 via a heat shield gasket 33.

【0011】高強度のセラミックスからなるシリンダヘ
ッド41の上方には耐熱性のあるセラミックスの副燃焼
室(副室)23が取付けられ、該副室23と主燃焼室
(主室)42との連絡孔43には下方に移動して開弁す
る連絡流路弁24が配置されており、そのステム61は
副室23の上部の軸穴51により上下に移動自在に保持
されるとともに、軸穴51の上方の電磁機構62の駆動
によって連絡孔43の開閉が行われるように構成されて
いる。
A sub-combustion chamber (sub-chamber) 23 made of heat-resistant ceramics is mounted above the cylinder head 41 made of high-strength ceramics, and the sub-chamber 23 and the main combustion chamber (main chamber) 42 are connected to each other. A communication flow path valve 24 that moves downward and opens is disposed in the hole 43, and a stem 61 of the communication flow path valve 24 is held by a shaft hole 51 in an upper part of the sub chamber 23 so as to be movable up and down and a shaft hole 51. The communication hole 43 is opened and closed by driving the electromagnetic mechanism 62 above.

【0012】25は空気導入弁で、副室23と主室42
との間のサブ流路となる空気通路44に取付けられ、圧
縮行程における主室42からの空気を副室23に取入れ
て初期の燃焼用空気とするもので、そのステム71は副
室23の側壁上方の軸受52に支持され、上部に設けら
れた電磁石72への通電により空気通路44を開放する
ものである。なお、空気導入弁25の軸受52と前記の
連絡流路弁24の軸穴51とにはCaP2 O6 にグラフ
ァイトを加えた素材のブッシュ54とブッシ53とがそ
れぞれ埋め込まれている。
Reference numeral 25 is an air introduction valve, which is a sub chamber 23 and a main chamber 42.
Is installed in an air passage 44 which serves as a sub-flow path between the main chamber 42 and the sub-chamber 23 in the compression stroke and is used as initial combustion air. The air passage 44 is opened by being supported by a bearing 52 above the side wall and energizing an electromagnet 72 provided above. A bush 54 and a bush 53 made of CaP2 O6 plus graphite are embedded in the bearing 52 of the air introduction valve 25 and the shaft hole 51 of the communication flow path valve 24, respectively.

【0013】26は点火栓で、前記の空気通路44の上
方の副室側壁に装着されて火花放電を行うもので、その
放電ギャップ部81と副室23の室内との間にはエアー
ポケット55の空間が設けられ、空気通路44からの空
気と、ガス燃料弁27を介する燃料タンク91からのガ
スとの混合気に着火するものである。
Reference numeral 26 is a spark plug which is mounted on the side wall of the sub chamber above the air passage 44 to perform a spark discharge. An air pocket 55 is provided between the discharge gap 81 and the sub chamber 23. Is provided, and a mixture of air from the air passage 44 and gas from the fuel tank 91 via the gas fuel valve 27 is ignited.

【0014】つぎに、101は電磁弁制御器で電磁機構
62や電磁石72への通電を制御して連絡流路弁24や
空気導入弁25を開閉制御するもの、102は点火栓制
御器で点火栓26に対して高電圧の通電制御をするもの
で、これらの制御器101,102に対しては制御装置
15から制御指令が発せられる。なお、図面が複雑にな
るので、図2には示されてはいないが、実際のシリンダ
ヘッド41には、吸気孔1cにつながる通常の吸気弁機
構と通常の排気孔1dにつながる排気弁機構が設けられ
ている。
Next, 101 is an electromagnetic valve controller which controls the energization of the electromagnetic mechanism 62 and the electromagnet 72 to open / close the communication flow path valve 24 and the air introduction valve 25, and 102 is an ignition plug controller for ignition. A high voltage energization control is performed on the plug 26, and a control command is issued from the control device 15 to these controllers 101 and 102. Although not shown in FIG. 2 because the drawing becomes complicated, the actual cylinder head 41 has a normal intake valve mechanism connected to the intake hole 1c and an exhaust valve mechanism connected to the normal exhaust hole 1d. It is provided.

【0015】上記エンジンの動作を簡単に説明すると、
図に示されていない吸気弁が開弁しピストン21が最上
位置から降下を開始すると、主室42内に新気が吸入さ
れ、ピストン21が際下端に到達したところで吸気弁が
閉弁する。ピストン21が上昇を始めると主室42内の
空気は断熱圧縮される。ピストン21が上死点に到達す
る少し前にガス燃料弁27が開き、燃料タンク91から
図に示されていない燃料ポンプにより圧縮されたガス燃
料が副室23内に導入される。この燃料ポンプは、負荷
の大きさにより、燃料供給量を大まかに、供給量が少な
い方から第1段目、第2段目、第3段目及び第4段のよ
うに4段に分けて供給し、制御装置15からの指令でさ
らに、各段において微調整される。続いて電磁石72が
駆動されて空気導入弁25が開くと、圧縮された空気が
空気通路44からエアポケット55および副室23内に
空気が導入される。これと同時に、点火栓制御器102
が動作し、点火栓26に火花が発生すると、これによ
り、エアポケット及び副室内のガスが燃焼を始め、膨張
を開始する。このとき、ピストンは上死点付近に到達し
ている。そして、電磁弁制御器101動作し、電磁機構
42が動作し、連絡路弁24が開方向に動作される。こ
のとき、ガスの燃焼により上昇した副室内の圧力は、連
絡通路弁24の開動作の補助力となる。
The operation of the engine will be briefly described below.
When an intake valve (not shown) opens and the piston 21 starts descending from the uppermost position, fresh air is sucked into the main chamber 42, and the intake valve closes when the piston 21 reaches the very lower end. When the piston 21 starts rising, the air in the main chamber 42 is adiabatically compressed. Shortly before the piston 21 reaches the top dead center, the gas fuel valve 27 opens, and the gas fuel compressed by the fuel pump (not shown) from the fuel tank 91 is introduced into the sub chamber 23. This fuel pump roughly divides the fuel supply amount into four stages such as the first stage, the second stage, the third stage, and the fourth stage according to the size of the load, from the smaller supply amount. It is supplied and further finely adjusted in each stage by a command from the control device 15. Subsequently, when the electromagnet 72 is driven to open the air introduction valve 25, the compressed air is introduced from the air passage 44 into the air pocket 55 and the sub chamber 23. At the same time, the spark plug controller 102
When a spark is generated in the spark plug 26, the gas in the air pocket and the sub chamber starts to burn and expands. At this time, the piston has reached near the top dead center. Then, the solenoid valve controller 101 operates, the electromagnetic mechanism 42 operates, and the communication path valve 24 operates in the opening direction. At this time, the pressure in the sub chamber increased by the combustion of gas serves as an assisting force for the opening operation of the communication passage valve 24.

【0016】副室内に発生した火炎は、連絡孔43を通
して主室42に流れ込み、燃焼ガスは、主室の中で燃焼
膨張する。この膨張力によりピストン21は下方に押し
下げられ、下死点に到って排気弁が開弁し、燃焼ガスは
排気ガスとなって排気孔1d方向に流れ、ピストンの上
昇に連れて主室の中の排気ガスは排出される。なお、こ
の途中において、連絡通路弁24及び空気導入弁25は
閉じられる。
The flame generated in the sub chamber flows into the main chamber 42 through the communication hole 43, and the combustion gas burns and expands in the main chamber. This expansion force pushes the piston 21 downward, the bottom dead center is reached and the exhaust valve is opened, the combustion gas becomes exhaust gas and flows in the direction of the exhaust hole 1d, and as the piston rises, the main chamber The exhaust gas inside is exhausted. During this process, the communication passage valve 24 and the air introduction valve 25 are closed.

【0017】次に図1に示す発電装置用内燃機関の制御
装置の動作を、図3に示す流れ図を用いて詳細に説明す
る。ステップ1において制御装置15は負荷計11及び
クランク各位置センサ105からエンジンの負荷すなわ
ち負荷に供給している電力値とクランク角度を検出し、
制御装置15内のメモリに記憶させる。ステップ2にお
いて検出されたエンジンの負荷Lは、第1の比較負荷値
L1(全負荷値のほぼ1/4)と比較される。エンジン
負荷Lが比較負荷値L1よりも小さいときにはステップ
3に進む。ステップ3では、燃料タンク91下流に設け
た燃料ポンプ(未図示)を駆動し、制御装置15は気筒
制御信号をエンジン1に送って、気筒No.1、5、6
に所定量の燃料を供給すると共に、ステップ4、5、6
でこれら気筒の吸排気弁、燃料弁、連絡流路弁、空気導
入弁を動作させて気筒No.1、5、6を動作させる。
このときこれらの気筒は、それぞれ1/2負荷で運転さ
れる。したがって、エンジン1の全負荷の1/4の出力
で主発電機3が駆動され、ここで発電された電力は調整
器13に送られる。さらに、気筒No.1、5、6が運
転されているとき、他の気筒すなわち、No.2,3,
4は休止させ、かつこれらが気筒No.1、5、6の負
荷にならないようにしておかなければならない。そのた
めに、ステップ7でこれらの気筒のピストンが上死点T
DCの直前の位置θr1に到達したとき、これらの排気
弁をあけ、空気を排出した後、排気弁を閉じ(ステップ
8および9)、TCG5を不動作にし(ステップ1
0)、TCG7を動作させて(ステップ11)排気ガス
中のエネルギを発電機で電気として回収し、調整器13
に送られる。制御装置15では、調整器13に送られた
電力を制御装置内のメモリに記憶されたエンジン負荷と
比較し、エンジンに供給される燃料を調整して、これら
の均衡を計る。なお、上記の運転状態では、TCG7か
ら排出される排気ガスが少ないので、タービン発電機9
のノズルを1段目迄絞ってA/R比を調整しても、ここ
で発電する電力は僅かなものである。
Next, the operation of the control device for the internal combustion engine for the power generator shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the flow chart shown in FIG. In step 1, the control device 15 detects the load of the engine, that is, the electric power value supplied to the load and the crank angle from the load meter 11 and the crank position sensors 105,
It is stored in the memory in the controller 15. The engine load L detected in step 2 is compared with a first comparative load value L1 (approximately 1/4 of the total load value). When the engine load L is smaller than the comparative load value L1, the routine proceeds to step 3. In step 3, a fuel pump (not shown) provided downstream of the fuel tank 91 is driven, and the control device 15 sends a cylinder control signal to the engine 1 so that the cylinder number. 1, 5, 6
Supply a certain amount of fuel to the
Then, the intake / exhaust valves, fuel valves, communication flow path valves, and air introduction valves of these cylinders are operated to operate the cylinder No. Operate 1, 5, and 6.
At this time, each of these cylinders is operated at 1/2 load. Therefore, the main generator 3 is driven by the output of 1/4 of the full load of the engine 1, and the electric power generated here is sent to the regulator 13. Further, the cylinder No. When Nos. 1, 5, and 6 are in operation, the other cylinders, that is, No. 2, 3,
No. 4 is deactivated, and these are cylinder numbers. It must be kept under the load of 1, 5, and 6. Therefore, in step 7, the pistons of these cylinders are moved to the top dead center T
When the position θr1 immediately before DC is reached, these exhaust valves are opened, air is exhausted, and then the exhaust valves are closed (steps 8 and 9) to render the TCG 5 inoperative (step 1
0), the TCG 7 is operated (step 11), the energy in the exhaust gas is recovered as electricity by the generator, and the regulator 13
Sent to. The controller 15 compares the electric power sent to the regulator 13 with the engine load stored in the memory of the controller, adjusts the fuel supplied to the engine, and balances them. In the above operating state, the exhaust gas discharged from the TCG 7 is small, so the turbine generator 9
Even if the nozzle of No. 1 is narrowed down to the first stage and the A / R ratio is adjusted, the electric power generated here is small.

【0018】次に、ステップ2に戻って、エンジン負荷
Lが比較負荷値L1よりも大きいときには、ステップ1
2に進む。ここで、前記ステップ2において、検出され
たエンジンの負荷Lが、第2の比較負荷値L2(全負荷
値のほぼ1/2)と比較される。エンジン負荷Lが比較
負荷値L2よりも小さいときには、ステップ13に進
む。ステップ13では、燃料タンク91の下流に設けた
燃料ポンプ(未図示)を駆動し、制御装置15は気筒制
御信号をエンジン1に送って、気筒No.1、5、6に
所定量の燃料を供給すると共に、ステップ14、15、
16でこれら気筒の吸排気弁、燃料弁、連絡流路弁、空
気導入弁を動作させて気筒No.1、5、6を動作させ
る。このときこれらの気筒は、それぞれ全負荷で運転さ
れる。したがって、エンジン1の全負荷の1/2の出力
で主発電機3が駆動され、ここで発電された電力は調整
器13に送られる。さらに、気筒No.1、5、6が運
転されているとき、他の気筒すなわち、No.2,3,
4は休止させ、かつこれらが気筒No.1、5、6の負
荷にならないようにしておかなければならない。そのた
めに、ステップ17でこれらの気筒のピストンが上死点
TDCの直前の位置θr1に到達したとき、これらの排
気弁をあけ、空気を排出した後、排気弁を閉じ(ステッ
プ18および19)、TCG5を不動作にし(ステップ
20)、TCG7およびタービン発電機9を動作させて
(ステップ21)排気ガス中のエネルギを発電機で電気
として回収し、調整器13に送られる。制御装置15で
は、調整器13に送られた電力を制御装置内のメモリに
記憶されたエンジン負荷と比較し、エンジンに供給され
る燃料を調整してこれらの均衡を計る。なお、上記の運
転状態では、TCG7から排出される排気ガスはそう多
くはないので、タービン発電機9のノズルを2段目迄絞
ってA/R比を調整して最高の効率で発電される。
Next, returning to step 2, when the engine load L is larger than the comparative load value L1, step 1
Go to 2. Here, in the step 2, the detected engine load L is compared with the second comparative load value L2 (approximately 1/2 of the total load value). When the engine load L is smaller than the comparative load value L2, the routine proceeds to step 13. In step 13, a fuel pump (not shown) provided downstream of the fuel tank 91 is driven, and the control device 15 sends a cylinder control signal to the engine 1 so that the cylinder number. A predetermined amount of fuel is supplied to 1, 5, 6 and steps 14, 15,
The intake / exhaust valves, fuel valves, communication flow path valves, and air introduction valves of these cylinders are operated in cylinder No. Operate 1, 5, and 6. At this time, each of these cylinders is operated at full load. Therefore, the main generator 3 is driven with an output of 1/2 of the full load of the engine 1, and the electric power generated here is sent to the regulator 13. Further, the cylinder No. When Nos. 1, 5, and 6 are in operation, the other cylinders, that is, No. 2, 3,
No. 4 is deactivated, and these are cylinder numbers. It must be kept under the load of 1, 5, and 6. Therefore, when the pistons of these cylinders reach the position θr1 immediately before the top dead center TDC in step 17, these exhaust valves are opened, air is exhausted, and then the exhaust valves are closed (steps 18 and 19), The TCG 5 is made inoperative (step 20), the TCG 7 and the turbine generator 9 are operated (step 21), and the energy in the exhaust gas is recovered as electricity by the generator and sent to the regulator 13. The controller 15 compares the electric power sent to the regulator 13 with the engine load stored in the memory in the controller to adjust the fuel supplied to the engine to balance them. It should be noted that in the above operating state, the exhaust gas discharged from the TCG 7 is not so large, so the nozzle of the turbine generator 9 is throttled to the second stage to adjust the A / R ratio to generate power with the highest efficiency. .

【0019】ステップ12に戻って、エンジン負荷Lが
比較負荷値L2よりも大きいときには、ステップ22に
進む。ここで、前記ステップ2において検出されたエン
ジンの負荷Lが、第3の比較負荷値L3(全負荷値のほ
ぼ3/4)と比較される。エンジン負荷Lが比較負荷値
L3よりも小さいときには、ステップ23に進む。ステ
ップ23では、燃料タンク91の下流に設けた燃料ポン
プ(未図示)を駆動し、制御装置15は気筒制御信号を
エンジン1に送って、全気筒に所定量の燃料を供給する
と共に、ステップ24、25、26でこれら気筒の吸排
気弁、燃料弁、連絡流路弁、空気導入弁を動作させて全
気筒を動作させる。このときこれらの気筒は、それぞれ
3/4負荷で運転される。したがって、エンジン1の全
負荷の3/4の出力で主発電機3が駆動され、ここで発
電された電力は調整器13に送られる。TCG5、TC
G7を動作させ(ステップ27)、タービンのノズルを
第3段目迄絞り、タービン発電機9を動作させて(ステ
ップ28)排気ガス中のエネルギを発電機で電気として
回収し、調整器13に送られる。制御装置15では、調
整器13に送られた電力を制御装置内のメモリに記憶さ
れたエンジン負荷と比較し、エンジンに供給される燃料
を調整して、これらの均衡を計る。なお、上記の運転状
態では、TCG7から排出される排気ガスはそう多くは
ないので、タービン発電機9のノズルを3段目まで絞っ
てA/R比を調整して最高の効率で発電される。
Returning to step 12, when the engine load L is larger than the comparative load value L2, the routine proceeds to step 22. Here, the engine load L detected in step 2 is compared with a third comparative load value L3 (approximately 3/4 of the total load value). When the engine load L is smaller than the comparative load value L3, the routine proceeds to step 23. In step 23, a fuel pump (not shown) provided downstream of the fuel tank 91 is driven, and the control device 15 sends a cylinder control signal to the engine 1 to supply a predetermined amount of fuel to all cylinders, and step 24 , 25, 26, all cylinders are operated by operating the intake / exhaust valves, the fuel valve, the communication flow path valve, and the air introduction valve of these cylinders. At this time, these cylinders are respectively operated at 3/4 load. Therefore, the main generator 3 is driven by the output of 3/4 of the full load of the engine 1, and the electric power generated here is sent to the regulator 13. TCG5, TC
G7 is operated (step 27), the nozzle of the turbine is throttled to the third stage, the turbine generator 9 is operated (step 28), the energy in the exhaust gas is recovered as electricity by the generator, and is adjusted to the regulator 13. Sent. The controller 15 compares the electric power sent to the regulator 13 with the engine load stored in the memory in the controller, adjusts the fuel supplied to the engine, and balances them. In the above operating state, the exhaust gas discharged from the TCG 7 is not so large, so the nozzle of the turbine generator 9 is throttled to the third stage to adjust the A / R ratio to generate power with the highest efficiency. .

【0020】ステップ22に戻って、ここで前記ステッ
プ2において検出されたエンジンの負荷Lが、第3の比
較負荷値L3(全負荷値のほぼ3/4)と比較される。
エンジン負荷Lが比較負荷値L3と等しいかそれよりも
大きいときには、ステップ29に進む。ステップ29で
は、燃料タンク91の下流に設けた燃料ポンプ(未図
示)を4段目駆動し、制御装置15は気筒制御信号をエ
ンジン1に送って、全気筒に所定量(最大供給量)の燃
料を供給すると共に、ステップ30、31、32でこれ
ら気筒の吸排気弁、燃料弁、連絡流路弁、空気導入弁を
動作させて全気筒を動作させる。このときこれらの気筒
は、それぞれ全負荷で運転される。したがって、エンジ
ン1の全負荷の出力で主発電機3が駆動され、ここで発
電された電力は調整器13に送られる。TCG5、TC
G7を動作させ(ステップ33)、タービン発電機9の
タービンのノズルを第4段目迄絞り(全開)、タービン
発電機9を動作させて(ステップ34)排気ガス中のエ
ネルギを発電機で電気として回収し、調整器13に送ら
れる。制御装置15では、調整器13に送られた電力を
制御装置内のメモリに記憶されたエンジン負荷と比較
し、エンジンに供給される燃料を微量調整して、これら
の均衡を計る。
Returning to step 22, the engine load L detected in step 2 is compared here with a third comparative load value L3 (approximately 3/4 of the total load value).
When the engine load L is equal to or larger than the comparative load value L3, the routine proceeds to step 29. In step 29, a fuel pump (not shown) provided downstream of the fuel tank 91 is driven to the fourth stage, and the control device 15 sends a cylinder control signal to the engine 1 to supply a predetermined amount (maximum supply amount) to all cylinders. While supplying fuel, the intake / exhaust valves, fuel valves, communication passage valves, and air introduction valves of these cylinders are operated in steps 30, 31, and 32 to operate all cylinders. At this time, each of these cylinders is operated at full load. Therefore, the main generator 3 is driven by the output of the full load of the engine 1, and the electric power generated here is sent to the regulator 13. TCG5, TC
G7 is operated (step 33), the nozzle of the turbine of the turbine generator 9 is throttled to the fourth stage (fully opened), the turbine generator 9 is operated (step 34), and the energy in the exhaust gas is generated by the generator. And is sent to the adjuster 13. The control device 15 compares the electric power sent to the regulator 13 with the engine load stored in the memory in the control device, minutely adjusts the fuel supplied to the engine, and balances these.

【0021】上記の実施例では、エンジン1が4サイク
ルのものであるが、2サイクルのものであってもよい。
さらに上記実施例では点火栓26でガスに点火している
が、空気導入弁25を開き、空気をエアポケット55な
いに導入したとき、ガスが発火してくれれば、点火栓を
省略あるいは点火動作を休止してもよい。
In the above embodiment, the engine 1 has four cycles, but it may have two cycles.
Further, in the above embodiment, the gas is ignited by the spark plug 26, but if the gas is ignited when the air introduction valve 25 is opened and air is introduced into the air pocket 55, the spark plug is omitted or the ignition operation is performed. May be paused.

【0022】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり本発明の範囲から排除するものではない。
Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention and are not excluded from the scope of the present invention.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
複数気筒形のエンジンの各気筒を常に高効率状態で運転
できるように気筒を分割して運転し、かつ各気筒から排
出される高温高圧の排気ガスに含まれる排気エネルギー
を、これまた分割されたターボチャージャ、タービン発
電機が各々効率よく回収するように構成しているので、
このような発電システムを各需要家毎に配備すれば、総
配電線内の損出もなく、又事故が発生しても、当該需要
家のみで故障を収めることができる。又、エンジンも、
排気エネルギーを効率よく回収できるので、本発明に係
る、発電装置用内燃機関総合の効率も従来の内燃機関発
電機よりも向上させることができる。
As described in detail above, the present invention is
The cylinders of a multi-cylinder engine are divided into cylinders so that they can always be operated in a highly efficient state, and the exhaust energy contained in the high-temperature and high-pressure exhaust gas discharged from each cylinder is also divided. Since the turbocharger and the turbine generator are configured to recover each efficiently,
By deploying such a power generation system for each customer, there is no loss in the total distribution line, and even if an accident occurs, it is possible for only the customer to contain the failure. Also, the engine
Since the exhaust energy can be efficiently recovered, the overall efficiency of the internal combustion engine for the power generator according to the present invention can be improved as compared with the conventional internal combustion engine generator.

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

【図1】本発明のブロック構成図FIG. 1 is a block diagram of the present invention.

【図2】本発明のエンジンの1つの気筒を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing one cylinder of the engine of the present invention.

【図3】本発明の動作を説明するフロー図FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・ディーゼルエンジン 1a・・・・ガバナ 1b・・・・回転軸 1c・・・・吸気孔 1d・・・・排気孔 3・・・・・主発電機 5・・・・・TCG 7・・・・・TCG 9・・・・・タービン発電機 11・・・・負荷計 13・・・・調整器 15・・・・整御装置 21・・・・ピストン 22・・・・シリンダ 23・・・・副室 24・・・・連絡流路弁 25・・・・空気導入弁 26・・・・点火栓 27・・・・ガス燃料弁 31・・・・ピストンヘッド 32・・・・ピストン胴部 33・・・・遮熱ガスケット 41・・・・シリンダヘッド 42・・・・主室 43・・・・連絡孔 44・・・・空気通路 51・・・・軸穴 52・・・・軸受 53・・・・ブッシュ 54・・・・ブッシュ 55・・・・エアーポケット 61・・・・ステム 62・・・・電磁機構 71・・・・ステム 72・・・・電磁石 81・・・・放電ギャップ部 91・・・・燃料タンク 101・・・電磁弁制御器 102・・・点火栓制御器 103・・・回転数センサ 105・・・クランク軸位置センサ 1-Diesel engine 1a-Governor 1b-Rotating shaft 1c-Intake hole 1d-Exhaust hole 3-Main generator 5- TCG 7 ... TCG 9 ... Turbine generator 11 ... Load meter 13 ... Regulator 15 ... Adjusting device 21 ... Piston 22 ... Cylinder 23 ··· Sub chamber 24 ··· Communication channel valve 25 ··· Air introduction valve 26 ··· Spark plug 27 ··· Gas fuel valve 31 ··· Piston head 32 · · ·・ ・ Piston body 33 ・ ・ ・ ・ Heat shield gasket 41 ・ ・ ・ ・ Cylinder head 42 ・ ・ ・ ・ Main chamber 43 ・ ・ ・ ・ Communication hole 44 ・ ・ ・ ・ Air passage 51 ・ ・ ・ ・ Shaft hole 52 ・ ・... Bearings 53 ... Bushings 54 ... Bushings 55 ... Air pockets 61 ... Stem 62 ... Electromagnetic mechanism 71 ... Stem 72 ... Electromagnet 81 ... Discharge gap 91 ... Fuel tank 101 Electromagnetic valve controller 102 ... Spark plug control Unit 103 ... Revolution sensor 105 ... Crankshaft position sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 37/02 H 9332−3G 63/04 Z 7541−3G 75/18 N 7541−3G F02D 17/02 T 7049−3G C 7049−3G M 7049−3G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02B 37/02 H 9332-3G 63/04 Z 7541-3G 75/18 N 7541-3G F02D 17 / 02 T 7049-3G C 7049-3G M 7049-3G

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガス燃焼用の副室と主室との間に連絡流路
弁を設け、副室内の燃焼ガス圧を連絡流路弁の開弁力に
利用する多気筒形のエンジンと、該エンジンにより駆動
される主発電機と、グループに纒められた前記エンジン
の複数の排気孔にそれぞれ設けられた、発電機をを有す
るターボチャージャと、これらターボチャージャの下流
に設けられた噴口開度可変形のタービンと、該タービン
により回転駆動される発電機と、負荷に供給される電力
を検知する負荷計と、検出された負荷電力により前記エ
ンジンの気筒数を制御すると共に負荷電力量に応じて前
記それぞれの発電機の発電量を制御する制御装置とを有
することを特徴とする発電装置用内燃機関。
1. A multi-cylinder type engine in which a communication passage valve is provided between a sub chamber for gas combustion and a main chamber, and the combustion gas pressure in the sub chamber is used for the opening force of the connection passage valve. A main generator driven by the engine, a turbocharger having a generator provided in each of a plurality of exhaust holes of the engine mounted in a group, and a nozzle opening provided downstream of the turbocharger. Degree variable type turbine, a generator driven to rotate by the turbine, a load meter for detecting the electric power supplied to the load, the number of cylinders of the engine is controlled by the detected load electric power, and An internal combustion engine for a power generator, which has a control device that controls the amount of power generated by each of the power generators.
【請求項2】前記エンジンの副室に点火栓を設けたこと
を特徴とする請求項1記載の発電装置用内燃機関。
2. The internal combustion engine for a power generator according to claim 1, wherein a spark plug is provided in a sub chamber of the engine.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1225321A3 (en) * 2001-01-19 2003-05-02 Jenbacher Aktiengesellschaft Stationary multi-cylinder combustion engine
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