(57)【要約】【課題】負荷の変動への応答性を向上させることができるガスエンジンシステムを提供する。【解決手段】主燃焼室１５に供給される空気及び燃料ガスの混合ガスを燃焼させるガスエンジン本体１１と、混合ガスを主燃焼室１５に供給する混合ガス流路２０と、該混合ガス流路２０を流通する混合ガスよりも高圧の噴出用燃料ガスが貯留されて、混合ガス流路２０と接続された燃料ガス貯蔵部６０と、噴出用燃料ガスを燃料ガス貯蔵部６０内に封止するとともに、開状態となることで燃料ガス貯蔵部６０内の噴出用燃料ガスを混合ガス流路２０に供給する燃料追加用開閉弁６５とを備える。【選択図】図１
2014159791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃焼室に供給される空気及び燃料ガスの混合ガスを燃焼させるガスエンジン本体と、
前記混合ガスを前記主燃焼室に供給する混合ガス流路と、
該混合ガス流路を流通する前記混合ガスよりも高圧の噴出用燃料ガスが貯留されて、前記混合ガス流路と接続された燃料ガス貯蔵部と、
前記噴出用燃料ガスを前記燃料ガス貯蔵部内に封止するとともに、開状態となることで前記燃料ガス貯蔵部内の前記噴出用燃料ガスを前記混合ガス流路に供給する燃料追加用開閉弁と、
を備えることを特徴とするガスエンジンシステム。
【請求項２】
前記ガスエンジン本体は、副室内に供給される副室ガスに点火し、これを主燃焼室に噴出させることで前記混合ガスを燃焼させ、
前記混合ガスよりも高圧の前記副室ガスを前記副室に供給する副室ガス流路を備え、
前記燃料ガス貯蔵部は、前記副室ガス流路に接続されて、該副室ガス流路から供給される前記副室ガスを前記噴出用燃料ガスとして貯留することを特徴とする請求項１に記載のガスエンジンシステム。
【請求項３】
エンジン負荷変化に応じた負荷情報を検出する負荷情報検出部と、
該負荷情報検出部が検出した前記負荷情報の変化に応じて開放信号を生成し、該開放信号を前記燃料追加用開閉弁に出力する開閉弁制御部と、を備え、
前記燃料追加用開閉弁は、前記開放信号に基づいて開状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスエンジンシステム。
【請求項４】
燃料ガス流量信号に基づいて、前記混合ガス流路に供給する前記燃料ガスの流量を調整する燃料供給弁と、
前記負荷情報検出部によって検出される前記負荷情報と該負荷情報の目標値との偏差に応じた前記燃料ガス流量信号を生成し、該燃料ガス流量信号を前記燃料供給弁に出力する燃料供給量制御部と、
前記混合ガス流路における前記混合ガスを昇圧するコンプレッサと、
を備え、
前記燃料ガス貯蔵部が、前記混合ガス流路における前記コンプレッサの下流側に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のガスエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンは、天然ガス、都市ガス等の気体燃料（燃料ガス）を用いて燃焼運転する内燃機関である。このガスエンジンは、高効率且つ高出力を得られることから主に常用・非常用発電用エンジンや建設機械用エンジン、船舶、鉄道等に搭載されるエンジン等に幅広く利用されている。
【０００３】
ガスエンジンでは、給気管から導入された空気中に、燃料供給弁によって流量が調整された燃料ガスが供給されることでこれら空気と燃料ガスからなる混合ガスが生成される。この混合ガスは、過給機のコンプレッサで圧縮された後、ガスエンジン本体の燃焼室に供給される。そして、燃焼室で混合ガスが点火されることで燃焼運転が行われ、駆動力が得られる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
例えば発電用のガスエンジンでは、エンジン負荷が変動した場合における目標負荷と実負荷との乖離やエンジン回転数の変動を回避すべく、これらエンジン負荷やエンジン回転数の変動に応じて燃料ガスの流量を制御している。即ち、エンジン負荷が増大した場合やエンジン回転数が減少した場合には、燃料ガスの流量を増加させるように燃料ガス流量調整弁をフィードバック制御することで、エンジン負荷やエンジン回転数を一定に維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５７８８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、エンジン負荷やエンジン回転数の変動に基づいて混合ガスが流通する流路のさらに上流側に位置する燃料供給弁を制御することで燃料ガスの絶対量を調整しているため、応答性が悪いという問題がある。即ち、エンジン負荷の増加やエンジン回転数の低下を検出してから、燃料ガスの流量を増加させて該燃料ガスがガスエンジン本体に到達して初めて出力が上昇するため、時間遅れが大きい。そのため、目標負荷と実負荷との乖離やエンジン回転数の変動を適切に抑えることができない。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、エンジン負荷の変動への応答性を向上させることができるガスエンジンシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係るガスエンジンシステムは、主燃焼室に供給される空気及び燃料ガスの混合ガスを燃焼させるガスエンジン本体と、前記混合ガスを前記主燃焼室に供給する混合ガス流路と、該混合ガス流路を流通する前記混合ガスよりも高圧の噴出用燃料ガスが貯留されて、前記混合ガス流路と接続された燃料ガス貯蔵部と、閉状態とされることで前記噴出用燃料ガスを前記燃料ガス貯蔵部内に封止して、開状態とされることで前記燃料ガス貯蔵部内の前記噴出用燃料ガスを前記混合ガス流路に供給する燃料追加用開閉弁と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような特徴のガスエンジンシステムによれば、燃料追加用開閉弁を開状態とすることで燃料ガス貯蔵部内に封止された噴出用燃料ガスを混合ガス流路に供給することができる。これにより、混合ガス流路を流通する混合ガスに燃料ガスを追加することができるため、ガスエンジン本体に供給される燃料ガスの絶対量を速やかに増加させることができる。
【００１０】
また、本発明に係るガスエンジンシステムは、前記ガスエンジン本体は、副室内に供給される副室ガスに点火し、これを主燃焼室に噴出させることで前記混合ガスを燃焼させ、前記混合ガスよりも高圧の前記副室ガスを前記副室に供給する副室ガス流路を備え、前記燃料ガス貯蔵部は、前記副室ガス流路に接続されて、該副室ガス流路から供給される前記副室ガスを前記噴出用燃料ガスとして貯留することが好ましい。
【００１１】
燃料ガス貯蔵部から混合ガス流路に燃料ガスを供給した際には、燃料ガス貯蔵部に接続された副室ガス流路から該燃料ガス貯蔵部に副室ガスが供給されることで、燃料ガス貯蔵部内は噴射用燃料ガスで常に満たされた状態となる。これにより、燃料ガス貯蔵部に別途燃料ガスを供給する手間を省くことができる。
【００１２】
さらに、本発明に係るガスエンジンシステムは、エンジン負荷変化に応じた負荷情報を検出する負荷情報検出部と、該負荷情報検出部が検出した前記負荷情報の変化に応じて開放信号を生成し、該開放信号を前記燃料追加用開閉弁に出力する開閉弁制御部と、を備え、前記燃料追加用開閉弁は、前記開放信号に基づいて開状態となることが好ましい。
【００１３】
これによって、エンジン負荷やエンジン回転数の変動に対して速やかに応答し、目標負荷と実負荷との乖離や回転数の変動を迅速に抑えることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガスエンジンシステムは、燃料ガス流量信号に基づいて、前記混合ガス流路に供給する前記主燃料ガスの流量を調整する燃料供給弁と、前記負荷情報検出部によって検出される前記負荷情報と該負荷情報の目標値との偏差に応じた前記燃料ガス流量信号を生成し、該燃料ガス流量信号を前記燃料供給弁に出力する燃料供給量制御部と、前記混合ガス流路における前記混合ガスを昇圧するコンプレッサと、を備え、前記燃料ガス貯蔵部が、前記混合ガス流路における前記コンプレッサの下流側に接続されていることが好ましい。
【００１５】
燃料供給弁よりも下流側、かつ、コンプレッサよりも下流側の混合ガス流路に燃料ガス貯蔵部からの噴出用燃料ガスを供給することで、エンジン負荷の変動に対してより応答性高く、ガスエンジン本体に供給される燃料ガスの絶対量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガスエンジンシステムによれば、燃料ガス貯蔵部から噴出用燃料ガスを混合ガス流路に供給することで、エンジン負荷の変動への応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るガスエンジンシステムの模式的な全体構成図である。
【図２】エンジン負荷とエンジン回転数の関係を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態のガスエンジンシステムについて、図１及び図２を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、ガスエンジンシステム１００は、例えば天然ガス、都市ガス等の主燃料ガス（燃料ガス）と空気との混合ガスを燃焼させることによって駆動力を取得するシステムである。このガスエンジンシステム１００は、一対のエンジンユニット１０と、混合ガス流路２０と、燃料供給弁３２と、コンプレッサ４２を有する過給機４０と、副室ガス流路５０と、燃料ガス貯蔵部６０と、燃料追加用開閉弁６５と、制御装置８０と、備えている。
【００１９】
エンジンユニット１０は、それぞれ複数のガスエンジン本体１１を有している。各エンジンユニット１０のガスエンジン本体１１は、それぞれ一列に配列されている。本実施形態のガスエンジンシステム１００は、一対のエンジンユニット１０がクランクシャフトの軸線方向視にてＶ字形状をなすように左右バンクに分かれて配置されたＶ型ガスエンジンとされている。
【００２０】
ガスエンジン本体１１は、筒状をなすシリンダライナー１２と、該シリンダライナー１２の一端に設けられたシリンダヘッド１３と、シリンダライナー１２内部に該シリンダライナー１２の延在方向に往復動可能に設けられたピストン１４とを備えている。シリンダライナー１２内の空間におけるシリンダヘッド１３とピストン１４とにより画成される空間は、混合ガスが供給される主燃焼室１５とされている。また、シリンダヘッド１３には、給気弁１７及び排気弁（図示省略）が設けられており、給気弁１７が開く給気行程中に外部から混合ガスを主燃焼室１５に導入する一方、排気弁が開く排気行程中に排気ガスを主燃焼室１５から外部へと排出する。
【００２１】
ガスエンジン本体１１のシリンダヘッド１３には、副室ガスが供給される副室１６が形成されている。副室１６内に供給される副室ガスは、副室１６内に設けられた点火プラグによって点火される。この点火によって発生する火炎は、副室１６と主燃焼室１５との連通孔を介して主燃焼室１５に噴出されることで、主燃焼室１５の混合ガスが燃焼されてピストン１４が駆動される。
このピストン１４は、図示しないコンロッドを介してクランクシャフトに接続されており、ピストン１４の往復動がクランクシャフトに回転力として伝達される。
【００２２】
混合ガス流路２０は、ガスエンジン本体１１の主燃焼室１５に混合ガスを供給する流路であって、混合ガス主流路２１と、混合ガス分岐流路２２と、主燃焼室接続流路２３とを有している。
【００２３】
混合ガス主流路２１は、その上流側の端部が給気路３０及び燃料供給路３１の下流側の端部に接続されている。換言すれば、給気路３０及び燃料供給路３１は、混合ガス主流路２１の上流側の端部で該混合ガス主流路２１に合流している。
給気路３０は、上流側の端部が大気に開放されており、大気圧の空気が内部に導入される。
燃料供給路３１は、上流側の端部が図示しない燃料ガス源に接続されており、該燃料ガス源の燃料ガスが主燃料ガスとして内部に導入される。
【００２４】
このような給気路３０及び燃料供給路３１が混合ガス主流路２１に接続されることによって、混合ガス主流路２１には、給気路３０から供給される空気、及び燃料供給路３１から供給される主燃料ガスが混合された混合ガスが流通する。なお、混合ガス主流路２１と給気路３０及び燃料供給路３１との接続箇所には、ガスミキサ等の空気と主燃料ガスとを混合させる装置が設けられていることが好ましい。
なお、混合ガス主流路２１の中途には冷却器２５が設けられており、該冷却器２５を介して混合ガスを外部と熱交換させることで、該混合ガスが冷却される。
【００２５】
混合ガス分岐流路２２は、混合ガス主流路２１の下流側端部から複数に分岐するようにして設けられた流路である。これら混合ガス分岐流路２２は、それぞれエンジンユニット１０に一対一の関係で対応するように設けられている。本実施形態の混合ガス分岐流路２２は、２つのエンジンユニット１０にそれぞれ一対一の関係で対応するようにして計２つの混合ガス分岐流路２２が設けられている。この混合ガス分岐流路２２は上流側の端部が混合ガス主流路２１の下流側端部に接続されていることにより、混合ガス主流路２１を流通してくる混合ガスがそれぞれ内部を流通する。
【００２６】
主燃焼室接続流路２３は、各エンジンユニット１０に対応する混合ガス分岐流路２２と、該エンジンユニット１０の各ガスエンジン本体１１の主燃焼室１５とを接続する流路である。これによって、混合ガス分岐流路２２を流通する混合ガスは、対応するエンジンユニット１０のガスエンジン本体１１の主燃焼室１５に主燃焼室接続流路２３を経由して導入される。換言すれば、混合ガス分岐流路２２は、主燃焼室接続流路２３を介して、それぞれ対応するエンジンユニット１０のガスエンジン本体１１の主燃焼室１５に混合ガスを供給する。
なお、主燃焼室接続流路２３を設けず、混合ガス分岐流路２２が、それぞれ対応するエンジンユニット１０のガスエンジン本体１１の主燃焼室１５に直接的に混合ガスを供給してもよい。
【００２７】
燃料供給弁３２は、燃料供給路３１の中途に設けられた比例制御弁であって、その開度を変化させることによって該燃料供給路３１内を流通する主燃料ガスの流量を調整する。この燃料供給弁３２の開度が比例制御されることによって、燃料供給路３１内を流通する主燃料ガスの流量、即ち、混合ガス流路２０に供給される主燃料ガスの流量が調整される。
この燃料供給弁３２は、後述する制御装置８０の燃料供給量制御部８２から送出されるガス流量指令値に基づいて開度を変化させ、主燃料ガスの流量を調整する。
【００２８】
過給機４０は、タービン４１と該タービン４１と一体に設けられたコンプレッサ４２とを有している。
タービン４１は、各エンジンユニット１０のガスエンジン本体１１から排出される排気ガスが流通する排気ガス流路（図示省略）の中途に設けられている。このタービン４１は、排気ガス流路を流通する排気ガスを駆動源として回転駆動される。
コンプレッサ４２は、上記タービン４１と同軸かつ一体に配置されており、混合ガス流路２０における混合ガス主流路２１の中途に設けられている。このコンプレッサ４２は、排気ガスによるタービン４１の回転駆動に伴って回転することで、混合ガス主流路２１を流通する混合ガスを昇圧する。
【００２９】
副室ガス流路５０は、副室ガス主流路５１と、副室ガス分岐流路５２と、副室接続流路５３とを有している。
副室ガス主流路５１は、その上流側の端部が図示しない燃料ガス源に接続されており、該燃料ガス源の燃料ガスが副室ガスとして内部に導入される。副室ガス主流路５１には、副室ガスコンプレッサ５４と、副室ガス圧力調整弁５５とが設けられている。
【００３０】
副室ガスコンプレッサ５４は、例えば図示しない電源からの電力供給によって回転駆動される電動機を有しており、該電動機の回転に伴って回転することで、副室ガス主流路５１を流通する副室ガスを昇圧する。これによって、副室ガスは、混合ガス流路２０を流通する混合ガスよりも圧力が高くされている。
副室ガス圧力調整弁５５は、副室ガス主流路５１における副室ガスコンプレッサ５４の下流側に設けられており、副室ガスコンプレッサ５４により昇圧された副室ガスの圧力を調整する。
これら副室ガスコンプレッサ５４や副室ガス圧力調整弁５５によって、副室ガス主流路５１を流通する副室ガスの流量は、燃料供給路３１を流通する主燃料ガスの流量の数％（例えば１％）となるように制御されている。
【００３１】
副室ガス分岐流路５２は、副室ガス主流路５１の下流側端部から複数に分岐するようにして設けられた流路である。副室ガス分岐流路５２は、それぞれエンジンユニット１０に一対一の関係で対応するように設けられている。本実施形態の副室ガス分岐流路５２は、混合ガス分岐流路２２と同様、２つのエンジンユニット１０にそれぞれ対応するようにして計２つの副室ガス分岐流路５２が設けられている。これによって、同一のエンジンユニット１０にそれぞれ対応する混合ガス分岐流路２２及び副室ガス分岐流路５２も一対一の関係で対応している。
これら副室ガス分岐流路５２は、それぞれ上流側の端部が副室ガス主流路５１の下流側端部に接続されていることにより、副室ガス主流路５１を流通する副室ガスがそれぞれ内部を流通する。
【００３２】
副室接続流路５３は、各エンジンユニット１０に対応する副室ガス分岐流路５２と、該エンジンユニット１０の各ガスエンジン本体１１の副室１６とを接続する流路である。これによって、副室ガス分岐流路５２を流通する混合ガスは、対応するエンジンユニット１０のガスエンジン本体１１の副室１６に副室接続流路５３を経由して導入される。換言すれば、副室ガス分岐流路５２は、副室接続流路５３を介して、それぞれ対応するエンジンユニット１０のガスエンジン本体１１の副室１６に副室ガスを供給する。
この副室接続流路５３には、副室ガス分岐流路５２側から副室１６側に向かってのみの副室ガスの流通を許容する逆止弁５３ａが設けられている。
なお、副室接続流路５３を設けず、副室ガス分岐流路５２からそれぞれ対応するエンジンユニット１０のガスエンジン本体１１の副室１６に直接的に副室ガスを供給してもよい。
【００３３】
燃料ガス貯蔵部６０は、燃料ガスを噴射用燃料ガスとして内部に貯留したタンクである。噴射用燃料ガスは、混合ガス流路２０を流通する混合ガスよりも高圧の状態で燃料ガス貯蔵部６０内に貯留されている。
この燃料ガス貯蔵部６０は、噴射ガス流路６１を介して混合ガス流路２０に接続されている。噴射ガス流路６１は、一端が燃料ガス貯蔵部６０に接続されており、これによって燃料ガス貯蔵部６０内の噴射用燃料ガスが噴射ガス流路６１内に導入可能とされている。また、噴射ガス流路６１は、他端が混合ガス流路２０の混合ガス主流路２１に接続されており、内部を流通する噴射用燃料ガスを該混合ガス流路２０の混合ガス主流路２１に供給可能とされている。
【００３４】
さらに、燃料ガス貯蔵部６０は、副室ガス導入流路６２を介して副室ガス流路５０に接続されている。副室ガス導入流路６２は、一端が副室ガス流路５０における副室ガス分岐流路５２に接続されて、該副室ガス分岐流路５２内の副室ガスが内部に導入可能とされている。また、副室ガス導入流路６２は、他端が燃料ガス貯蔵部６０に接続されており、内部を流通する副室ガスを燃料ガス貯蔵部６０に導入可能とされている。
これによって、燃料ガス貯蔵部６０には、副室ガス流路５０の副室ガスが噴射用燃料ガスとして貯留される。
なお、副室ガス導入流路６２の中途には、副室ガス流路５０の副室ガス分岐流路５２から燃料ガス貯蔵部６０に向かっての流通を許可する一方、燃料ガス貯蔵部６０から副室ガス流路５０の副室ガス分岐流路５２への流通を禁止する逆止弁６３が設けられている。
【００３５】
燃料追加用開閉弁６５は、噴射ガス流路６１の中途に設けられた電磁弁である。
この燃料追加用開閉弁６５は、閉状態とされることによって噴射ガス流路６１内の流通を遮断する。これによって、燃料追加用開閉弁６５は、燃料ガス貯蔵部６０内の噴射用燃料ガスの混合ガス流路２０に向かっての流通を禁止する。即ち、燃料追加用開閉弁６５は、閉状態とされることで噴射用燃料ガスを燃料ガス貯蔵部６０内に封止する。
【００３６】
一方、燃料追加用開閉弁６５は、開状態とされることによって噴射ガス流路６１内の流通を許容する。これによって、燃料追加用開閉弁６５は、燃料ガス貯蔵部６０内の噴射用燃料ガスの混合ガス流路２０への流通を許容する。即ち、燃料追加用開閉弁６５は開状態とされることによって、噴射用燃料ガスを混合ガス流路２０に供給する。
この燃料追加用開閉弁６５は、外部から開放信号が入力されることで開状態となり、外部から閉塞信号が入力されることで閉状態となる。
【００３７】
負荷情報検出部７０は、ガスエンジンシステム１００のエンジン負荷変化に応じた負荷を検出し、該検出に基づく負荷情報を制御装置８０に出力する。
ここで、ガスエンジンシステム１００を発電機として使用する場合、該ガスエンジンシステム１００が外部の電力系統に接続されておらず電気機器に直接的に接続されていれば、図２に示すようにエンジン負荷の変化に応じてエンジン回転数も変動する。即ち、この場合、エンジン回転数がエンジン負荷変化に応じた値となる。本実施形態では、負荷情報検出部７０として、エンジン負荷変化に応じた値であるエンジン回転数を検出する回転数検出部７１を採用した例について説明する。
【００３８】
負荷情報検出部７０としての回転数検出部７１は、エンジン負荷に対応して変動するエンジン回転数を検出するセンサである。この回転数検出部７１は、例えばクランクシャフトの回転数をエンジン回転数として検出し、検出値をエンジン回転数情報（負荷情報）として制御装置８０に送出する。この回転数検出部７１としては、例えばエンジン回転数に応じて変化する発電量によって該エンジン回転数を検出する速度発電機や、エンジン回転数に応じて変化するパルス信号数によって該エンジン回転数を検出するロータリーエンコーダ等、周知の構成を採用することができる。
【００３９】
制御装置８０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えるいわゆるエンジン電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。この制御装置８０は、各種センサからの検出信号に基づいて各種演算処理を行う各種の制御部を備えており、演算結果を出力信号として各種バルブに送信し、ガスエンジンシステム１００全体の制御を行う。上記制御部の一例として、本実施形態の制御装置８０は、開閉弁制御部及び燃料供給量制御部８２を有している。
【００４０】
開閉弁制御部８１は、入力されるエンジン回転数情報の変化に応じて開放信号を生成し、該開放信号を燃料追加用開閉弁６５に出力する。
即ち、エンジン回転数情報が予め定めた閾値を下回った場合には開放信号を出力する。なお、当該閾値は、目標となるエンジン回転数よりも低い値に設定されている。
一方、開閉弁制御部８１は、エンジン回転数情報が予め定めた閾値以上の場合には閉塞信号を出力する。
【００４１】
燃料供給量制御部８２は、回転数検出部７１からのエンジン回転数情報に応じて、エンジン回転数が予め定められた目標回転数となるように、燃料供給弁３２の開度を制御する。
即ち、燃料供給量制御部８２は、エンジン回転数情報と該エンジン回転数情報の目標値との偏差に応じた燃料ガス流量信号を生成し、該燃料ガス流量信号を燃料供給弁３２に出力する。
【００４２】
より具体的には、エンジン回転数情報が目標値よりも小さい場合、燃料供給量制御部８２は、燃料供給弁３２による主燃料ガスの供給量が大きくなるように、該燃料供給弁３２の開度を現状よりも大きくする燃料ガス流量信号を生成する。
一方、エンジン回転数情報が目標値を上回る場合、燃料供給量制御部８２は、燃料供給弁３２による主燃料ガスの供給量が少なくなるように、該燃料供給弁３２の開度を現状よりも小さくする燃料ガス流量信号を生成する。
【００４３】
次に上記構成のガスエンジンシステム１００の動作について説明する。
ガスエンジンシステム１００の運転時には、給気路３０を介して大気圧で導入される空気と燃料供給路３１を介して燃料供給弁３２の制御により供給される主燃料ガスとが混合されることで混合ガスが生成され、該混合ガスが混合ガス流路２０を流通する。
このように混合ガス流路２０を流通する混合ガスは、混合ガス主流路２１から混合ガス分岐流路２２に流れ込み、それぞれ主燃焼室接続流路２３を介して各ガスエンジン本体１１の主燃焼室１５に供給される。
【００４４】
一方、副室ガス流路５０には、燃料ガスが副室ガスとして供給され、該副室ガスは副室ガス主流路５１における副室ガスコンプレッサ５４による昇圧、副室ガス圧力調整弁５５による圧力調整を受けて、副室ガス分岐流路５２に流れ込む。その後、副室ガスは、副室接続流路５３を介して各ガスエンジン本体１１の副室１６に供給される。
そして、副室１６の点火プラグによって副室１６内への点火が行われることにより主燃料ガスの燃焼が行われ、これによってピストン１４が往復動する。また、主燃焼室１５の燃焼により生じる排気ガスは、排気ガス流路を流通しタービン４１を回転させた後に外部へと排出される。
【００４５】
また、本実施形態のガスエンジンシステム１００では、副室ガス流路５０における副室ガス分岐流路５２を流通する副室ガスは、その一部が燃料ガス貯蔵部６０に導入される。これによって、燃料追加用開閉弁６５が閉状態の際には、燃料ガス貯蔵部６０は、副室ガスによって、即ち、燃料ガスによって満たされた状態にある。
【００４６】
上記のようなガスエンジンシステム１００の運転中にエンジン負荷が大きくなった場合、即ち、例えばガスエンジンシステム１００を電気機器に電力を供給する発電機として用いた際に、図２に示すように、エンジン負荷が一時的に大きくなった場合には、これに伴ってエンジン回転数が小さくなる。
このようにエンジン回転数が小さくなると、燃料供給量制御部８２は、エンジン回転数が予め定められた目標回転数となるように燃料供給弁３２の開度を制御する。即ち、燃料供給量制御部８２が燃料供給弁３２の開度を大きくする燃料ガス流量信号を出力し、燃料供給弁３２による主燃焼ガスの供給量を多くさせる。そして、このような主燃焼ガスが空気と混合された混合ガスとして、コンプレッサ４２による昇圧を受けた後、各ガスエンジン本体１１に供給される。これによって、ガスエンジン本体１１における燃焼が促進され、エンジン回転数の上昇が図られる。
【００４７】
ここで、例えばエンジン負荷が急激に大きくなった場合には、エンジン回転数の低下を検出した後、燃料ガスの流量を増加させて該燃料ガスがガスエンジン本体１１に到達して初めてエンジン回転数が上昇するため、時間遅れが大きく、即応性を担保することができない。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、エンジン負荷が急激に大きくなった場合、噴射用ガス貯蔵部から燃焼ガスを混合ガス流路２０に供給することで、即応性を担保することができる。
即ち、エンジン回転数の変動によりエンジン回転数が予め定めた閾値を下回った場合、開閉弁制御部８１は燃料追加用開閉弁６５に対して開放信号を出力する。これによって、燃料追加用開閉弁６５は、閉状態から開状態に移行し、燃料ガス貯蔵部６０内の封止状態が解除される。すると、副室ガスと同圧力の燃料ガス貯蔵部６０の燃焼ガスは混合ガス流路２０の混合ガスよりも圧力が高いため、該燃料ガス貯蔵部６０の噴射用燃料ガスが噴射ガス流路６１を介して混合ガス流路２０に供給される。
【００４９】
これによって、混合ガス流路２０内の混合ガスは、噴射用燃料ガスの供給量分だけ、主燃料ガスの絶対量が増加する。そして、このような混合ガスがガスエンジン本体１１に供給されることで、エンジン回転数の増加が図られる。
【００５０】
以上のように本実施形態のガスエンジンシステム１００によれば、燃料追加用開閉弁６５を開状態とすることで燃料ガス貯蔵部６０内に封止された噴出用燃料ガスを混合ガス流路２０に供給することができる。これにより、混合ガス流路２０を流通する混合ガスに燃料ガスを追加することができるため、ガスエンジン本体１１に供給される燃料ガスの絶対量を速やかに増加させることができる。したがって、エンジン負荷やエンジン回転数が急変動した場合であっても、応答性高く変動を回復させることができ、即ち、エンジン負荷やエンジン回転数の変動に対する応答性を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、燃料ガス貯蔵部６０から混合ガス流路２０に燃料ガスを供給した際には、燃料ガス貯蔵部６０に接続された副室ガス流路５０から該燃料ガス貯蔵部６０に副室ガスが供給されることで、燃料ガス貯蔵部６０内は噴射用燃料ガスで常に満たされた状態となる。これにより、燃料ガス貯蔵部６０に別途燃料ガスを供給する手間を省くことができる。
さらに、副室ガス流路５０を流通する副室ガスとして利用することでエンジンシステム全体の効率化を図ることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、回転数検出部７１によるエンジン回転数の検出に基づいて開閉弁制御部８１が燃料追加用開閉弁６５を制御することで、噴射用燃料ガスを適切なタイミングで適切な量だけ混合ガス流路２０に供給することができる。これによって、エンジン負荷やエンジン回転数の変動に対して速やかに応答して、目標負荷と実負荷との乖離やエンジン回転数の変動を迅速に抑えることができる。
【００５３】
また、ガスエンジンシステム１００では、燃料供給弁３２よりも下流側、かつ、コンプレッサ４２よりも下流側の混合ガス流路２０に燃料ガス貯蔵部６０からの噴出用燃料ガスを供給することで、エンジン負荷やエンジン回転数の変動に対してより一層応答性高く、ガスエンジン本体１１に供給される燃料ガスの絶対量を増加させることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、実施形態の変形例として、燃料ガス貯蔵部６０と副室ガス流路５０とを接続することなく、該燃料ガス貯蔵部６０に別途燃料ガスを噴射用燃料ガスとして供給する構成であってもよい。この場合、燃料ガス貯蔵部６０に専用の燃料ガスの供給路を設けて噴射用燃料ガスの減少に応じて随時燃焼ガスを供給する構成であってもよいし、燃料ガス貯蔵部６０内の噴射用燃料ガスの減少に応じて適宜燃焼ガスを供給する構成であってもよい。
【００５５】
また、実施形態では、燃料追加用開閉弁６５の制御を開閉弁制御部８１が行うこととしたが、燃料追加用開閉弁６５の開閉を手動で行う構成であってもよい。この場合、例えばエンジン負荷やエンジン回転数を監視するオペレーターの判断によって燃料追加用開閉弁６５の開閉が決定される。
【００５６】
さらに、開閉弁制御部８１は、エンジン回転数情報の単位時間当たりの低下量が予め定めた閾値を超えた場合に開放信号を出力する構成であってもよい。これによっても、エンジン負荷やエンジン回転数の急変動時に、該急変動を速やかに回復させることができる。
【００５７】
また、実施形態ではガスエンジンシステム１００を発電機として使用して電気的に直接的に電力を供給する例について説明したが、発電機として使用するガスエンジンシステム１００を一定周波数の外部電力系統に接続してもよい。
【００５８】
この場合には、エンジン回転数は外部電力系統の周波数に応じて一定の回転数となるため、該エンジン回転数を負荷情報とすることはできない。そのため、負荷情報としては、エンジン負荷そのものを取得する。即ち、負荷情報検出部７０としてエンジン負荷を検出する負荷検出部が使用され、該負荷検出部が検出する負荷の値が負荷情報として燃料供給量制御部８２及び開閉弁制御部に出力される。
そして、燃料供給量制御部８２は、負荷情報と該負荷情報の目標値（エンジン負荷の目標値）との偏差に応じた燃料ガス流量信号を生成し、該燃料ガス流量信号を燃料供給弁３２に出力する。これによって、実施形態同様、負荷の定常化が図られる。
一方、開閉弁制御部８１は、負荷情報の変化に応じて開放信号を生成し、該開放信号を燃料追加用開閉弁６５に出力する。これによって、実施形態同様、負荷の急変動を速やかに抑えることができる。
【００５９】
さらに、例えば実施形態では一対のエンジンユニット１０を採用したＶ型のガスエンジンシステム１００について説明したが，例えばエンジンユニット１０を直列上に複数備えた直列型の構成であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０  エンジンユニット
１１  ガスエンジン本体
１２  シリンダライナー
１３  シリンダヘッド
１４  ピストン
１５  主燃焼室
１６  副室
１７  給気弁
２０  混合ガス流路
２１  混合ガス主流路
２２  混合ガス分岐流路
２３  主燃焼室接続流路
２５  冷却器
３０  給気路
３１  燃料供給路
３２  燃料供給弁
４０  過給機
４１  タービン
４２  コンプレッサ
５０  副室ガス流路
５１  副室ガス主流路
５２  副室ガス分岐流路
５３  副室接続流路
５３ａ       逆止弁
５４  副室ガスコンプレッサ
５５  副室ガス圧力調整弁
６０  燃料ガス貯蔵部
６１  噴射ガス流路
６２  副室ガス導入流路
６３  逆止弁
６５  燃料追加用開閉弁
７０  負荷情報検出部
７１  回転数検出部
８０  制御装置
８１  開閉弁制御部
８２  燃料供給量制御部
１００       ガスエンジンシステム
【図１】
2014159791.tif 000003
【図２】
2014159791.tif 000004