KR101737722B1 - 가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치 - Google Patents

가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치 Download PDF

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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

가스 내연 기관의 점화 시동시에, 가스 내연 기관 및 배기 통로 내에 체류하고 있는 미연 가스를 배출하여, 가스 내연 기관의 이상 연소를 방지하는 것에 의한 안전성, 파손 방지 및 내구 신뢰성의 향상을 더욱 도모한 가스 내연 기관의 시동 장치의 제공을 목적으로 하며, 가연 가스를 연료로 하는 가스 내연 기관(1)의 배기 퍼지 장치로서, 가스 내연 기관(1)의 배기 통로를 형성하는 배기 통로(16)와, 일단이 상기 배기관의 상류 부분에 연결된 송풍관(71)과, 송풍관(71)의 타단에 연결되어, 외기를 배기 통로(16)에 송풍하는 배기 퍼지 팬(7)과, 배기 퍼지 팬(7)을 구동 제어하는 제어 장치(2)를 구비하고, 제어 장치(2)는, 배기 퍼지 팬(7)의 작동 유무를 판정하는 퍼지 팬 작동 판정부(24)와, 작동 없음으로 판정한 경우에, 배기 퍼지 팬(7)을 설정 시간만큼 작동시키는 퍼지 팬 작동 지령부(28)를 갖고 있다.

Description

가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치{EXHAUST PURGE DEVICE FOR GAS INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 가스 내연 기관의 시동 전에, 배기 통로에 체류하고 있는 가스를 배출하는 부실식 희박 예혼합 가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치에 관한 것이다.
부실식 희박 예혼합 가스 내연 기관(이후, "가스 내연 기관"으로 약칭함)에 있어서는, 공기 시동 장치를 작동시키기 전에, 실린더 내 점검과, 실린더와 해당 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤과의 슬라이딩면의 윤활을 확보할 목적과, 시동 전 준비의 시간을 저감할 목적으로 압축 공기(연료 가스를 포함하지 않음)를 실린더 내에 도입하고 가스 내연 기관을 회전시키는 슬로우 에어 터닝을 채용하고 있는 시동 방법이 있다.
슬로우 에어 터닝을 실시하고 있는 가스 내연 기관에서는, 슬로우 터닝 실시 중 및 슬로우 터닝에 연속하여 실시되는 압축 공기(연료 가스를 포함하지 않음)에 의한 기관 시동까지 사용되는 압축 공기에 의해서, 가스 내연 기관 시동 전의 배기 퍼지의 역할을 수행하고 있다.
그런데, 가스 내연 기관에 연료 가스의 공급 및 안전을 확보하기 위해서, 다양한 기기, 및 밸브류가 장비되어 있으며, 이들 기기 및 밸브류로부터 예지하기 어려운 연료 가스의 누출이 발생할 가능성이 고려된다.
이들 기기 및 밸브류로부터 누출된 연료 가스는 가스 내연 기관 및 배기 통로 등으로 흘러서 각각에 체류하는 것이 고려된다.
이러한 상황 하에서, 가스 내연 기관을 연료 가스 점화 시동으로 전환하면, 체류하고 있던 연소 가스는 이상 연소되어, 가스 내연 기관 및 배기 통로 등에 손해를 입힌다.
특허문헌 1에 의하면, 건조된 에어를 흡기 통로 내에 주입하는 드라이 에어 주입 공정과, 드라이 에어 주입 공정 후에, 점화 플러그로 혼합기를 점화 연소시켜서, 가스 엔진의 출력축을 회전 시동시키는 크랭킹 공정을 실시한다.
이에 의해, 가스 엔진 시동시, 점화 플러그의 동작 전에, 건조된 에어가 급기 통로 내에 주입되며, 이에 의해 흡기 통로 내의 내부의 절대 습도가 저하된다.
이 때문에, 기동시 최초로 점화 플러그가 작동할 때, 연소실 내에는 저습도 에어가 공급된다.
따라서, 점화 플러그의 전극의 표면이 습해지기 어려워져 전극 간의 절연 저항을 양호하게 유지할 수 있어서, 점화 플러그가 불꽃을 정상적으로 발생하여 실화를 방지할 수 있다.
또한, 특허문헌 1에서는, 연소실 내의 잔존 가스를, 배기 통로를 거쳐서 외부로 배출하는 프리 퍼지를 실시한다. 이때, 제 1 인젝터, 제 2 인젝터 및 점화 플러그는 정지된 상태이다. 주입 전환 밸브가 폐쇄, 또한 스타터 입구 밸브가 개방으로 된다. 이에 의해 스타터 모터가 작동하고, 플라이 휠이 출력축과 함께 회전 구동된다. 그러면, 혼합기가 점화 연소되는 일 없이 피스톤이 왕복 운동한다. 이에 의해, 급기 밸브 및 배기 밸브가 출력축에 의해 구동되고, 피스톤의 공정에 따라 개폐 동작한다.
피스톤의 왕복 운동이 반복되면, 연소실 내의 잔존 가스가 배기 통로로 빠져나가게 된다. 그 대신, 주연소실 및 부연소실 내에는 흡기 통로로부터 드라이 에어가 공급된다.
이에 의해, 주연소실 및 부연소실의 내부를 드라이 에어로 환기할 수 있어서, 기동시, 최초로 혼합기를 점화 연소할 때에, 그 혼합기에 미연 가스나 그을음이 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
피스톤의 왕복 운동은, 주연소실 및 부연소실로부터 가스를 배출하기 위해 충분히 많은 수의 엔진 사이클이며, 급기 통로 내의 에어가 주연소실을 다 빠져나가지 않게 하기 위해 충분히 적은 수의 엔진 사이클만 반복되는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2012-202376 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에 의하면, 혼합기를 점화 연소시키는 일 없이 피스톤을 왕복 운동시켜 연소실 내의 잔존 가스를 배기 통로로부터 외부로 배출하는 프리 퍼지 공정 후, 또한 크랭킹 공정 전에, 제 2 드라이 에어 주입 공정을 실시하는 것으로서, 이에 의해, 건조된 에어 급기 통로 내에 재주입하게 되어 있다. 이 때문에, 프리 퍼지 공정을 실행해도, 기동시, 최초로 점화 플러그가 동작할 때, 연소실 내에 고습도 에어가 공급되는 것을 방지할 수 있다고 하고 있다.
이 프리 퍼지 공정은, 연소실 내의 잔존 가스를 배기 통로로 배출하기 위해서, 엔진 사이클 수를, 주연소실 및 부연소실로부터 가스를 배출하기 위해 충분히 많은 수의 엔진 사이클이며, 급기 통로 내의 에어가 주연소실을 다 빠져나가지 않게 하기 위해 충분히 적은 수의 엔진 사이클만 반복된다고 하고 있다.
그 때문에, 주연소실 및 부연소실로부터 가스를 배출할 수는 있지만, 배기 통로 내에 체류하고 있는 가스를 완전히 배출할 수는 없어서, 가스 내연 기관의 연료 가스 점화 운전시에 배기 통로 내에서의 이상 연소를 방지할 수 없다.
또한, 제 2 드라이 에어 주입 공정은 에어 급기 통로 내를 건조시켜서 연소실의 점화 플러그의 습윤을 방지하는 것이다.
따라서, 가스 엔진 및 배기 통로에는 미연 가스가 체류하고 있어서, 점화 플러그에 의한 가스 엔진의 시동이 개시되었을 때에 이상 연소를 방지할 수 없다.
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 발명으로서, 가스 내연 기관의 점화 시동 전에, 가스 내연 기관 및 배기 통로 내에 체류하고 있는 미연 가스를 배출하여, 점화 시동시의 이상 연소를 방지하는 것에 의한 안전성, 파손 방지 및 내구 신뢰성의 향상을 도모한 가스 내연 기관의 시동 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해, 가연 가스를 연료로 하여 가동하는 가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치로서,
상기 가스 내연 기관의 배기 가스 집합관에 연결되어 배기 통로를 형성하는 배기관과,
일단이 상기 배기관의 상류 부분에 연결된 송풍관과,
상기 송풍관의 타단에 연결되어, 외기를 상기 배기 통로에 송풍하는 배기 퍼지 팬과,
상기 배기 퍼지 팬을 구동 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 전회(前回) 정지시에 배기 퍼지 팬을 작동시켰는지의 여부를 판정하는 퍼지 팬 작동 판정부와, 해당 퍼지 팬 작동 판정부에서 전회 작동시키지 않은 것으로 판정한 경우에 차회(次回)의 가스 내연 기관 시동시에, 상기 배기 퍼지 팬을 미리 설정한 설정 시간만큼 작동시키는 퍼지 팬 작동 지령부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 의하면, 가스 내연 기관의 정지 후 또는 시동시 직전 중 적어도 어느 하나의 타이밍에서 배기 퍼지 팬을 상기 설정 시간 구동함으로써, 배기 통로 내의 체류 미연 가스를 배출하는 것에 의해, 이상 연소를 방지하여 가스 내연 기관 시동시의 신뢰성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 제어 장치는 상기 설정 시간의 설정값을 변경 가능하게 하는 설정 시간 변경 장치를 구비하고 있으면 좋다.
또한, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 설정 시간은 상기 배기 통로를 형성하는 용적의 증대에 따라서 길어지도록 하면 좋다.
이러한 발명에 의하면, 가스 내연 기관의 배기측에는, 해당 가스 내연 기관의 설정 사양에 따라 탈질 장치, PM 필터 및 산화 촉매 등의 배기 가스 정화 장치가 설치된다.
그리고, 배기 가스 정화 장치의 설정 사양에 따라 배기 통로의 용적은 다르다.
따라서, 배기 통로 내에 외기를 흘리기 위한 배기 퍼지 팬의 구동 시간을 배기 통로의 용적에 따른 설정 시간으로 용이하게 변경 조작할 수 있도록 했으므로, 배기 통로의 환기를 충분히 실시할 수 있어서, 배기 통로 내에 있어서의 이상 연소를 방지할 수 있다.
또한, 배기 통로에 배치되는 배기 가스 정화 장치의 사양에 따라서, 배기 통로의 용적이 변화해도, 설정 시간 변경 장치로 용이하게 변경할 수 있으므로, 제어 장치를 공통화할 수 있으며, 부품(제어 장치) 공통화에 따른 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 배기 퍼지 종료시에, 상기 배기 퍼지가 종료된 것을 알리는 알림 장치를 마련하면 좋다.
이러한 발명에 의하면, 배기 퍼지가 종료되고 다음 조작으로 옮겨지는 것을 오퍼레이터에게 알림으로써, 배기 퍼지 중에 다음 조작을 하지 않게 주의 환기를 할 수 있어서, 가스 내연 기관의 안전한 시동 조작을 실시할 수 있다.
이러한 발명에 의하면, 가스 내연 기관의 점화 시동 전에, 가스 내연 기관 및 배기 통로 내에 체류하고 있는 미연 가스를 배출하여, 점화 시동시의 이상 연소를 방지하는 것에 의한 안전성, 파손 방지 및 내구 신뢰성의 향상을 도모한 가스 내연 기관의 시동 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명이 실시된 가스 엔진의 개략 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 있어서의 가스 엔진의 공기 시동 장치의 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 제어 장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 배기 퍼지의 작동 흐름도.
이하, 본 발명을 도면에 도시한 실시형태를 이용하여 상세하게 설명한다.
다만, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에만 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
도 1에 근거하여, 본 발명이 실시된 부실식 희박 예혼합 가스 내연 기관(이후, "가스 내연 기관"으로 약칭함)의 전체 구성에 대해 설명한다.
가스 내연 기관(1)에는, 제 1 배관(62)을 거쳐서 연결된 공기 시동 장치(30)와, 해당 공기 시동 장치(30)에 압축 공기를 공급하는 압축 공기 탱크(9)와, 가스 내연 기관(1)의 배기 집합관(12)에 장착된 터보차저(14)와, 해당 터보차저(14)의 배기 터빈(도시 생략)을 구동한 배기 가스를 대기로 방출하는 배기 통로(16)와, 가스 내연 기관(1)에 급기되는 공기 중의 먼지를 제거하는 에어 클리너(18)와, 배기 터빈과 동축으로 연결되고, 에어 클리너(18)로부터의 흡기를 압축하여, 승온된 급기를 냉각하는 에어 쿨러(15)와, 터보차저(14)의 배기 가스 유통 하류측의 배기 통로(16)에 송풍관(71)을 거쳐서 연결되어, 배기 통로(16) 내에 공기를 송풍하는 배기 퍼지용의 배기 퍼지 팬(7)과, 가스 내연 기관(1)에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급 장치(17)와, 해당 연료 가스 공급 장치(17)와 급기관(13) 사이의 연료 가스 공급관(89)에 개재되며, 안전 차단 밸브의 가스 누출을 체크하는 가스 누출 체크 장치(8)가 구비되어 있다.
배기 통로(16)에는, 배기 가스 중에 포함되어 있는 일산화탄소(CO) 및 탄화 수소(HC)를 산화하여 무해화하는 것을 목적으로 한 산화 촉매(16b), 배기 가스 중의 질소 산화물(NOx)을 암모니아(NH3)의 주입과 촉매를 이용해서 무해한 질소와 물로 분해하여, 깨끗한 배기 가스로 하는 탈질 장치(16c), 배기 가스 중에 포함되는 부유 입자상 물질을 제거하는 PM 필터(PM; Particulate Matter)(16a) 등이 장치의 요구 사양을 기초로 배치된다.
따라서, 장착되는 배기 가스 정화 장치의 요구 사양에 따라서, 배기 통로(16)의 통로 용적은 다르다.
또한, 도면부호(23)는 가스 엔진 시동시의 슬로우 에어 터닝의 누적 회전수를 검출하는 회전수 센서이다.
도 2는 공기 시동 장치(30)의 개략 구성도를 도시한다.
공기 시동 장치(30)는, 공기 시동 장치(30)의 작동을 제어하는 제어 장치(2)와, 가스 내연 기관(1)을 연료 가스 점화 운전 개시 회전수까지 상승시키는 주 공기 시동 수단(6)과, 해당 주 공기 시동 수단(6)의 작동 전에, 가스 내연 기관(1)의 각 기통 내의 점검과, 해당 기통 내의 실린더와 피스톤과의 슬라이딩면의 윤활을 확보하는 슬로우 에어 터닝을 실시하기 위한 압축 공기 공급 수단(3)을 구비하고 있다.
또한, 본 실시형태의 경우, 제어 장치(2)는 공기 시동 장치(30), 배기 퍼지용의 배기 퍼지 팬(7) 및 가스 누출 체크 장치(8)의 제어를 실행하는 종합적인 제어 장치로 되어 있다.
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이 제어 장치(2)는, 배기 퍼지를 실시하기 위해서, 전회 정지시에 배기 퍼지 팬(7)을 작동시켰는지의 여부를 판정하는 퍼지 팬 작동 판정부(24)와, 해당 퍼지 팬 작동 판정부(24)에서 전회 작동시키지 않은 것으로 판정한 경우에 차회의 시동시에 상기 퍼지 팬을 설정 시간만큼 작동시키는 퍼지 팬 작동 지령부(28)와, 배기 퍼지를 작동시키는 시간을 설정하는 시간 설정 장치(26)를 구비하고 있다.
시간 설정 장치(26)는, 배기 퍼지를 실시할 때에, 배기 통로 용적의 크기에 따라서, 배기 퍼지의 운전 시간을 용이하게 변경할 수 있는, 다이얼식의 시간(분) 입력 스위치(27)가 배설되어 있다.
주 공기 시동 수단(6)은 주 시동 밸브(61)와, 제어 장치(2)를 거쳐서 주 시동 밸브(61)를 작동시키는 공기 시동 스위치(65)(이후, 스위치를 "S/W"로 약칭함)와, 공기 시동 S/W(65)가 온(ON) 되는 것에 의해 압축 공기 탱크(9)로부터의 압축 공기를 제 1 배관(62)을 거쳐서, 해당 주 시동 밸브(61)를 개방하는 시동용 전자 밸브(64)와, 주 시동 밸브(61)의 개방에 의해, 공급되는 압축 공기를 가스 내연 기관(1)의 착화 타이밍의 순서에 따라서, 각 기통 내에 압축 공기를 도입하는 압축 공기 도입 수단(5)을 구비하고 있다.
개방된 주 시동 밸브(61)는 공기 시동을 실행하는 작동용의 압축 공기를 제 1 배관(62)을 거쳐서 압축 공기 도입 수단(5)측으로 흘린다.
압축 공기 도입 수단(5)은, 가스 내연 기관(1)의 착화 타이밍의 순서에 따라서, 가스 내연 기관(1)의 각 기통에 파일럿 에어를 분배하는 시동 관제 밸브(51)와, 가스 내연 기관(1)의 실린더 헤드(11)에 장착되며, 해당 시동 관제 밸브(51)로부터의 파일럿 에어에 의해 개방되는 시동 밸브(52)와, 시동 관제 밸브(51)와 시동 밸브(52)를 연결하는 제 4 파일럿 에어 배관(56)과, 제 2 배관(63)으로부터 분기되어 시동 관제 밸브(51)에 파일럿 에어를 도입하는 제 3 파일럿 에어 배관(55)과, 제 3 파일럿 에어 배관(55) 내에 개재되며, 주 시동 밸브(61)로부터 시동 밸브(52) 사이에서, 내연 기관 터닝 장치의 착탈 장치가 빠져 있는 경우의 안전 확인용으로서 인터록 밸브(53)를 구비하고 있다.
또한, 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)에는, 해당 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)의 작동이 정지 중에 있으며, 주 시동 밸브(61)의 작동 중에, 제 3 배관(37)으로부터의 압축 공기가 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)로부터 대기 해방되지 않는 구조로 되어 있다.
따라서, 공기 시동 S/W(65)가 온(ON) 되면, 시동용 전자 밸브(64)가 개방된다. 시동용 전자 밸브(64)로부터의 압축 공기에 의해 주 시동 밸브(61)가 개방된다. 압축 공기는 제 1 배관(62)→주 시동 밸브(61)→제 2 배관(63)→제 3 파일럿 에어 배관(55)→인터록 밸브(53)→시동 관제 밸브(51)에 도달한다. 시동 관제 밸브(51)는, 전회, 가스 내연 기관(1)이 정지한 시점의 착화 타이밍으로 되어 있는 기통에 장착되어 있는 시동 밸브(52)로 파일럿 에어를 이송한다.
시동 밸브(52)는 개방되고, 제 2 배관(63)으로부터의 압축 공기가 시동 밸브(52)로부터 기통 내에 도입된다.
기통 내의 피스톤은 압축 공기에 의해 가압되며, 가스 내연 기관(1)은 회전을 개시한다.
가스 내연 기관(1)이 규정의 회전수에 도달하면, 가스 내연 기관(1)은 연료 가스 점화에 의한 운전이 된다.
가스 내연 기관(1)은 연료 가스 점화에 의한 운전이 되면, 제어 장치(2)는 시동용 전자 밸브(64)를 폐쇄하고, 주 시동 밸브(61)로의 압축 공기의 공급을 정지하며, 주 시동 밸브(61)를 폐쇄한다.
주 시동 밸브(61)가 폐쇄되면, 제 2 배관(63) 및 제 3 파일럿 에어 배관(55)에 체류하고 있던 압축 공기는, 주 시동 밸브(61)로부터 상시 개방의 전환 밸브(32)를 거쳐서 대기 개방된다.
주 시동 밸브(61)는 작동을 정지하고 있을 때는, 압축 공기 도입 수단(5)의 압축 공기 회로에 압축 공기가 잔존하고 있으면, 연료 가스 운전시에 가스 내연 기관(1)의 내부 저항이 되기 때문에, 시동 회로의 압축 공기를 대기 해방시키는 구조로 되어 있다.
주 공기 시동 수단(6)을 작동시키기 전에, 가스 내연 기관(1)의 각 기통 내의 점검과, 해당 기통 내의 피스톤 링과 실린더 라이너 사이의 윤활과, 연소실 주위의 안전 확인을 하기 위해서 슬로우 에어 터닝을 실시한다.
본 발명은, 상기의 이유에 더하여, 예기치 못한 일의 발생에 의해, (제어 전원 상실 등에 의한 가스 내연 기관(1)의 긴급 정지)에 의해 정지되고, 정지 후의 배기 통로(16)의 배기 퍼지가 실시되지 않은 경우, 연료 가스 공급관(89) 내에 잔존하고 있던 연료 가스가 가스 내연 기관(1) 및 배기 통로(16) 내에 유출되어 해당 부분에 체류한다.
가스 내연 기관(1) 및 가스 내연 기관(1)의 하류측에 배설되는 배기 통로(16) 내에 미연료 가스가 체류한 경우, 가스 내연 기관(1)의 연료 가스 점화 운전시에, 체류 연료 가스에 의한 이상 연소가 발생하는 것을 방지하기 위해, 배기 통로(16) 내에 체류한 미연료 가스를 배출하는 것이다.
도 2를 기초로, 슬로우 에어 터닝을 실시하기 위한 압축 공기 공급 수단(3)의 구성에 대해 설명한다.
압축 공기 공급 수단(3)은 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)와, 압축 공기 탱크(9)로부터의 파일럿 에어를, 제 2 파일럿 에어 배관(35)을 거쳐서 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)에 공급하여, 해당 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)를 개방시키는 슬로우 에어 터닝용 전자 밸브(34)와, 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)의 개방에 의해, 공급되는 압축 공기를 가스 내연 기관(1)의 착화 타이밍의 순서를 따라서, 각 기통 내에 압축 공기를 도입하는 압축 공기 도입 수단(5)과, 제 2 배관(63)과 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)를 연결하는 제 3 배관(37)에 개재된 감압용의 오리피스(25)와, 주 시동 밸브(61)에 장착되며, 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브(31)가 작동 중에, 작동 정지되어 있는 주 시동 밸브(61)로부터 압축 공기가 대기 중으로 개방되는 것을 방지하는 전환 밸브(32)와, 가스 내연 기관(1)의 슬로우 에어 터닝 횟수(크랭크 샤프트의 회전수)를 검지하는 회전수 검지 수단과, 해당 회전수 검지 수단이 검지한 회전수의 누적 회전수가 설정값에 도달했을 때에, 슬로우 에어 터닝용 전자 밸브(34)를 폐색하는 동시에, 누적 회전수의 설정값을 임의로 가변 가능하게 한 누적 회전수 설정 장치(21)를 구비하고 있다.
전환 밸브(32)는 주 시동 밸브(61)의 하류측에 장착되고, 제 2 파일럿 에어 배관(35)으로부터 분기된 제 5 파일럿 에어 배관(36)에 의해 도입되는 파일럿 에어에 의해 폐쇄되어, 주 시동 밸브(61)로부터 슬로우 에어 터닝 작동 중의 압축 공기가 대기 중으로 개방되지 않게 되어 있다.
따라서, 슬로우 에어 터닝이 실시되고 있을 때는, 슬로우 에어 터닝의 작동 회로의 압축 공기가 주 시동 밸브(61)로부터 대기 개방되지 않게 하여, 슬로우 에어 터닝의 작동을 실시할 수 있도록 하고 있다.
가스 내연 기관(1)이 연료에 의한 운전이 되었을 때에는, 주 시동 밸브(61)의 작동이 중지되므로, 슬로우 에어 터닝의 작동 회로의 압축 공기를 주 시동 밸브(61)로부터 대기 개방하는 것에 의해, 가스 내연 기관(1)의 내부 저항이 되는 것을 방지한다.
슬로우 에어 터닝을 실시하는 것에 의해, 가스 내연 기관(1)의 내부 및 배기 통로(16) 내의 체류 가스를 배제할 수 있다.
그런데, 환경 오염 방지의 관점에서, 배기 통로(16)에는 각종 배기 정화 장치가 배설된다.
상술한 바와 같이, 배기 정화 장치의 종류는, 예컨대, 산화 촉매(16b), 탈질 장치(16c), 및 배기 가스를 정화하는 PM 필터(PM; 입자상 물질, Particulate Matter)(16a) 등이 장치의 요구 사양을 기초로 배치된다.
배기 정화 장치의 사양은 사용되는 지역 특성, 고객의 요구 등에 따라 다르며, 그에 따라 배기 통로(16) 내의 용적이 다르다.
따라서, 배기 통로(16) 내의 용적에 따라서 슬로우 에어 터닝의 누적 회전수의 설정값을 변경함으로써, 가스 내연 기관(1) 및 배기 통로(16) 내의 공기(연료 가스가 혼입되어 있는 경우도 있음)를 배출할 수 있는 동시에, 제어 장치(2)의 공통화에 의한 비용 저감이 생긴다.
또한, 본 발명의 배기 퍼지의 작동은 상술한 슬로우 에어 터닝 실시 전에 실시하게 되어 있다.
배기 퍼지는, 제어 장치(2)로부터의 신호에 의해, 배기 퍼지 팬(7)과, 일단이 배기 퍼지 팬(7)에 연결되며, 타단이 터보차저(14)의 배기 터빈 하류측의 배기 통로(16)에 연결된 송풍관(71)과, 제어 장치(2)에 구비된 시간 설정 장치(26)와, 배기 퍼지가 종료된 것을 오퍼레이터에게 알리는 알림 장치인 파일럿 램프(29)를 구비하고 있다.
시간 설정 장치(26)에는, 배기 퍼지의 운전 시간을 설정하기 위해, 다이얼식의 시간(분) 입력 스위치(27)가 배설되어 있다.
시간 설정 장치(26)의 설정 시간은, 배기 통로 용적이 큰 경우는 길게, 작은 경우는 짧게 설정할 수 있도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 알림 장치를 파일럿 램프(29)로 했지만, 버저 또는 파일럿 램프(29)와 버저를 병용할 수 있다.
이 경우, 배기 퍼지가 종료되고, 다음의 조작으로 옮겨지는 것을 오퍼레이터에게 알림으로써, 보다 확실하게 배기 퍼지 중에 다음의 조작을 하지 않도록 주의 환기를 할 수 있어서, 가스 내연 기관의 안전한 시동 조작을 실시할 수 있다.
도 4를 기초로, 배기 퍼지의 실시 제어를 설명한다.
단계(S1)에서 시작하며, 단계(S2)에서, 오퍼레이터가 배기 퍼지의 설정 시간이 배기 통로 용적에 대응한 설정 시간으로 세트되어 있는지를 확인한다.
배기 통로 용적에 대응하지 않은 경우에는, 시간 설정 장치(26)의 시간 입력 S/W(27)를 조작하여 수정한다.
단계(S3)에서, 오퍼레이터가 가스 내연 기관(1)을 시동하기 위해, 내연 기관 시동 준비 지령(시동 스위치(65)를 온(ON))이 발신된다.
단계(S4)에서, 제어 장치(2)는 가스 내연 기관(1)의 전회 정지시에 배기 통로(16)의 배기 퍼지가 실시되었는지의 여부를 확인한다.
배기 퍼지가 실시되지 않은 경우에는, "아니오"를 선택하여 단계(S5)로 진행한다.
단계(S5)에서, 제어 장치(2)는 배기 퍼지의 배기 퍼지 팬(7)을 설정 시간 운전하여, 배기 통로(16) 내의 공기(연료 가스 혼입의 가능성이 있는 공기)를 외기에 의해 배출한다.
또한, 운전 시간은 배기 통로(16) 내에 배치되어 있는 각종 배기 가스 정화 장치의 배설 사양에 따라 변화하는 배기 통로 용적에 따라서 결정된다.
배기 퍼지가 소정 시간 실시되면, 단계(S6)로 진행하여, 배기 퍼지가 종료된 것을 제어 장치(2)는 알림 장치인 파일럿 램프(29)에 의해 알린다(확인한다).
배기 퍼지가 종료되어 다음의 조작으로 이동할 수 있는 것을 오퍼레이터가 확인할 수 있다.
또한, 제어 장치(2)는, 제어 장치(2)가 배기 퍼지 종료를 확인하지 않으면, 다음 공정인 공기 시동(슬로우 에어 터닝)의 실시를 행할 수 없는 제어로 되어 있다.
단계(S4)에서, 가스 내연 기관(1)의 전회의 정지시에 배기 통로(16)의 배기 퍼지가 실시되고 있는 경우는, "예"를 선택하여 단계(S25)로 진행한다.
단계(S6) 이후는 상술한 바와 같으므로, 설명은 생략한다.
이와 같이 함으로써, 어떠한 이유(제어 전원 상실 등에 의한 가스 내연 기관(1)의 긴급 정지)에 의해 정지되어, 정지 후의 배기 통로(16)의 배기 퍼지가 실시되지 않은 경우, 연료 가스 공급관(89) 내에 잔존하고 있던 연료 가스가 가스 내연 기관(1) 및 배기 통로(16) 내에 유출되어 해당 부분에 체류한다.
시동시에, 전회의 가스 내연 기관(1)의 정지시에 실시할 수 없었던 배기 퍼지를 자동적으로 실시하도록 하여, 배기 통로(16)에 있어서의 이상 연소를 방지할 수 있다.
또한, 배기 퍼지의 종료를 파일럿 램프(29)에 의해 용이하게 확인할 수 있으므로, 오퍼레이터는 제어 장치(2)가 정상적으로 작동하고 있는 것을 판단할 수 있어서, 불필요한 오조작 방지를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 가스 내연 기관(1)의 전회 정지시에, 배기 퍼지를 실시했는지의 여부를 확인하고(도 4의 단계(S4)), 실시한 경우는 가스 내연 기관(1)의 시동 전의 배기 퍼지를 생략하고 있지만, 시동 전에 배기 퍼지를 실시하는 것을 필수로 해도 좋다.
시동 전에 배기 퍼지의 실시를 필수로 하면, 가스 내연 기관(1)의 정지 중에, 지진 등에 의해, 다수인 밸브의 시일부가 일시적으로 변형(탄성 변형) 등을 일으켜, 해당 변형부로부터 연료 가스 누출이 발생하여, 배기 통로(16)에 체류하는 일이 있어도, 배기 통로(16)에 있어서의 이상 연소에 대한 안전성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
이와 같이 하는 것에 의해, 가스 내연 기관(1)의 점화 시동시에, 가스 내연 기관(1) 및 배기 통로(16) 내에 체류하고 있을 가능성이 있는 미연 가스를 배출하여, 이상 연소를 방지하는 것에 의한 가스 내연 기관(1)의 안전성, 파손 방지 및 내구 신뢰성의 향상을 더욱 도모한 가스 내연 기관의 시동 장치로 할 수 있다.
공기 시동 장치를 갖는 내연 기관의 시동 전에 실시하는 슬로우 에어 터닝 장치를 구비한 가스 내연 기관의 시동 장치의 이용에 적합하다.
1 : 가스 내연 기관(부실식 희박 예혼합 가스 내연 기관)
2 : 제어 장치 3 : 압축 공기 공급 수단
5 : 압축 공기 도입 수단 6 : 주 공기 시동 수단
7 : 배기 퍼지 팬 11 : 실린더 헤드
12 : 배기 집합관 13 : 급기관
16 : 배기 통로 17 : 연료 가스 공급 장치
24 : 퍼지 팬 작동 판정부 26 : 시간 설정 장치
27 : 시간 입력 S/W 28 : 퍼지 팬 작동 지령부
30 : 공기 시동 장치 31 : 슬로우 에어 터닝용 주 시동 밸브
32 : 전환 밸브 51 : 시동 관제 밸브
52 : 시동 밸브 61 : 주 시동 밸브
71 : 송풍관

Claims (4)

  1. 가연 가스를 연료로 하여 가동하는 가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치에 있어서,
    상기 가스 내연 기관의 배기 집합관에 연결되어 배기 통로를 형성하는 배기관과,
    일단이 상기 배기관의 상류 부분에 연결된 송풍관과,
    상기 송풍관의 타단에 연결되어, 외기를 상기 배기 통로에 송풍하는 배기 퍼지 팬과,
    상기 배기 퍼지 팬을 구동 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 전회(前回) 정지시에 배기 퍼지 팬을 작동시켰는지의 여부를 판정하는 퍼지 팬 작동 판정부와, 상기 퍼지 팬 작동 판정부에서 전회 작동시키지 않은 것으로 판정한 경우에 차회(次回)의 가스 내연 기관 시동시에, 상기 배기 퍼지 팬을 미리 설정한 설정 시간만큼 작동시키는 퍼지 팬 작동 지령부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는
    가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 설정 시간의 설정값을 변경 가능하게 하는 설정 시간 변경 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 설정 시간은 상기 배기 통로를 형성하는 용적의 증대에 따라서 길어지도록 한 것을 특징으로 하는
    가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배기 퍼지 종료 시에, 상기 배기 퍼지가 종료된 것을 알리는 알림 장치를 마련한 것을 특징으로 하는
    가스 내연 기관의 배기 퍼지 장치.
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