(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダおよびピストンにより形成された燃焼室を有するガスエンジンと、
給気路を介して前記燃焼室と接続されたコンプレッサ、および排気路を介して前記燃焼室と接続されたタービン、を含む過給機と、
前記給気路を通じて前記コンプレッサから前記燃焼室に供給される給気中に燃料ガスを噴射する燃料噴射機構と、
前記給気の圧力である過給圧を検出する圧力検出器と、
前記燃焼噴射機構を制御する、要求出力に応じて燃料ガスの目標噴射量を算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、要求出力が低下したときに、低下後の要求出力に対する目標噴射量に応じた過給圧のリーン限界を決定し、前記圧力検出器で検出される過給圧が前記リーン限界以下であれば、燃料噴射量を前記目標噴射量まで減少させ、前記圧力検出器で検出される過給圧が前記リーン限界よりも大きければ、燃料噴射量をゼロにし、前記圧力検出器で検出される過給圧が前記リーン限界以下になったときに燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させる、ガスエンジン駆動システム。
【請求項２】
前記給気の温度を検出する温度検出器をさらに備え、
前記制御装置は、前記過給圧のリーン限界を決定した後に、前記温度検出器で検出される給気温度に応じて過給圧のリーン限界を補正する、請求項１に記載のガスエンジン駆動システム。
【請求項３】
前記制御装置は、目標噴射量および前記ガスエンジンの回転数に応じてリーン限界値が定められたリーン限界マップを使用して、前記リーン限界を決定する、請求項１または２に記載のガスエンジン駆動システム。
【請求項４】
前記給気路内の空気を大気中に逃がすための、開閉弁が設けられた開放路をさらに備え、
前記制御装置は、燃料噴射量をゼロにしている間に要求出力が上昇すると、上昇後の要求出力に対する目標噴射量に応じた過給圧のリーン限界を再決定し、前記圧力検出器で検出される過給圧が再決定されたリーン限界以下であれば、燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させ、前記圧力検出器で検出される過給圧が再決定されたリーン限界よりも大きければ、前記開閉弁を開く、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスエンジン駆動システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記開閉弁を開いた後に、前記圧力検出器で検出される過給圧が再決定されたリーン限界以下となったときに前記開閉弁を閉じ、燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させる、請求項４に記載のガスエンジン駆動システム。
【請求項６】
過給機付のガスエンジンの制御方法であって、
要求出力が低下したときに、前記過給機から前記ガスエンジンに供給される給気の圧力である過給圧のリーン限界を決定し、前記過給圧が前記リーン限界以下であれば、燃料噴射量を低下後の要求出力に対する目標噴射量まで減少させ、前記過給圧が前記リーン限界よりも大きければ、燃料噴射量をゼロにし、前記過給圧が前記リーン限界以下になったときに燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させる、ガスエンジン制御方法。
【請求項７】
燃料噴射量をゼロにしている間に要求出力が上昇した場合、前記過給圧のリーン限界を再決定し、前記過給圧が再決定されたリーン限界以下であれば、燃料噴射量を上昇後の要求出力に対する目標噴射量まで増加させ、前記過給圧が再決定されたリーン限界よりも大きければ、前記過給機から前記ガスエンジンに供給されるべき空気を大気中に逃がす、請求項６に記載のガスエンジン制御方法。
【請求項８】
前記ガスエンジンは船舶の主機として用いられるものである、請求項６または７に記載のガスエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機（ターボチャージャー）およびガスエンジンを含むガスエンジン駆動システムに関する。また、本発明は、過給機付のガスエンジンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、天然ガスや都市ガス等の燃料ガスを燃焼させるガスエンジンは主に発電設備に用いられていた（例えば、特許文献１参照）。近年では、原油資源量の問題や排ガス規制の問題などから、船舶の主機として、重油を燃料とするディーゼルエンジンに代えてガスエンジンを用いることが試みられている。
【０００３】
例えば、特許文献２には、４ストロークガスエンジンを過給機と組み合わせた、船舶に搭載されることも想定されたガスエンジン駆動システムが開示されている。ガスエンジンは、シリンダおよびピストンにより形成された燃焼室を有し、過給機は、給気路を介して燃焼室と接続されたコンプレッサおよび排気路を介して燃焼室と接続されたタービンを含む。給気路にはスロットルバルブが設けられており、コンプレッサの上流側には燃料流量制御バルブから供給される燃料ガスと空気とを混合する混合器が設けられている。
【０００４】
特許文献２に開示されたシステムでは、高精度の空燃比（空気過剰率ともいう）制御を維持しながら負荷応答性を向上させるために、エンジン回転数速度の目標値である速度指令値信号が変化したときに、燃料ガス流量およびスロットルバルブの開度が変更される。特に、特許文献２には、燃料ガス流量に関し、失火や異常燃焼を防止するために、燃料ガス流量の上限値を空気過剰率の下限値から決めてもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８４６８１号公報
【特許文献２】特開２００９−５７８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ガスエンジンにおいては、図９に示すように、空燃比と正味平均有効圧（ＢＭＥＰ）との関係でノッキング領域と失火領域が存在することが知られている。従って、高出力を得るには、図中に矢印Ｒで示すように、空燃比をノッキング領域と失火領域の間に制御することが重要である（いわゆる、リーンバーン）。
【０００７】
特許文献２には、燃料ガス流量の上限値を空気過剰率の下限値から決めてもよいことが記載されているが、これは要求出力が上昇するときを想定したものと推測される。これに対し、要求出力が低下するときには、燃料ガスを減少させる必要がある。燃料ガスを減少させる際には、燃焼室に導入される空気量も減らさなければ、図９に示す範囲Ｒ中の作動点が右に移動して失火領域に突入するおそれがある。失火が生じると、ガスエンジンから未燃燃料ガスが排出されることになる。
【０００８】
しかしながら、過給機付のガスエンジンでは、燃料ガスを減少させても過給機の慣性のためにコンプレッサから吐出される空気量は直ぐには低下しない。従って、コンプレッサと燃焼室の間の給気路にスロットルバルブが設けられていない場合には、如何にして失火を防止しながら燃料ガスを減少させるかが問題となる。
【０００９】
そこで、本発明は、給気路にスロットルバルブが設けられていなくても、要求出力が低下したときに失火を防止して未燃燃料ガスの排出を抑制しながら燃料ガスを減少させることができるガスエンジン駆動システムおよびガスエンジン制御方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明のガスエンジン駆動システムは、シリンダおよびピストンにより形成された燃焼室を有するガスエンジンと、給気路を介して前記燃焼室と接続されたコンプレッサ、および排気路を介して前記燃焼室と接続されたタービン、を含む過給機と、前記給気路を通じて前記コンプレッサから前記燃焼室に供給される給気中に燃料ガスを噴射する燃料噴射機構と、前記給気の圧力である過給圧を検出する圧力検出器と、前記給気の温度を検出する温度検出器と、前記燃焼噴射機構を制御する、要求出力に応じて燃料ガスの目標噴射量を算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、要求出力が低下したときに、低下後の要求出力に対する目標噴射量に応じた過給圧のリーン限界を決定し、前記圧力検出器で検出される過給圧が前記リーン限界以下であれば、燃料噴射量を前記目標噴射量まで減少させ、前記圧力検出器で検出される過給圧が前記リーン限界よりも大きければ、燃料噴射量をゼロにし、前記圧力検出器で検出される過給圧が前記リーン限界以下になったときに燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させる。
【００１１】
上記の構成によれば、要求出力が低下したときに、過給圧がリーン限界よりも大きければ燃料ガスが噴射されないため、失火を防止して未燃燃料ガスの排出を抑制することができる。また、要求出力が低下したときに過給圧がリーン限界以下であったとき、または燃料噴射量をゼロにしている間に過給圧がリーン限界以下になったときには、燃料噴射量が目標噴射量に設定されるため、燃料噴射量を最適なタイミングで目標噴射量にシフトさせることができる。
【００１２】
例えば、上記のガスエンジン駆動システムは、前記給気の温度を検出する温度検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記過給圧のリーン限界を決定した後に、前記温度検出器で検出される給気温度に応じて過給圧のリーン限界を補正してもよい。
【００１３】
前記制御装置は、目標噴射量および前記ガスエンジンの回転数に応じてリーン限界値が定められたリーン限界マップを使用して、前記リーン限界を決定してもよい。
【００１４】
上記のガスエンジン駆動システムは、前記給気路内の空気を大気中に逃がすための、開閉弁が設けられた開放路をさらに備え、前記制御装置は、燃料噴射量をゼロにしている間に要求出力が上昇すると、上昇後の要求出力に対する目標噴射量に応じた過給圧のリーン限界を再決定し、前記圧力検出器で検出される過給圧が再決定されたリーン限界以下であれば、燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させ、前記圧力検出器で検出される過給圧が再決定されたリーン限界よりも大きければ、前記開閉弁を開いてもよい。この構成によれば、開閉弁を開いたときには過給圧を直ちに下げることができるため、要求出力上昇に対するガスエンジンの応答性を向上させることができる。
【００１５】
前記制御装置は、前記開閉弁を開いた後に、前記圧力検出器で検出される過給圧が再決定されたリーン限界以下となったときに前記開閉弁を閉じ、燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させてもよい。
【００１６】
また、本発明は、過給機付のガスエンジンの制御方法であって、要求出力が低下したときに、前記過給機から前記ガスエンジンに供給される給気の圧力である過給圧のリーン限界を決定し、前記過給圧が前記リーン限界以下であれば、燃料噴射量を低下後の要求出力に対する目標噴射量まで減少させ、前記過給圧が前記リーン限界よりも大きければ、燃料噴射量をゼロにし、前記過給圧が前記リーン限界以下になったときに燃料噴射量を前記目標噴射量まで増加させる、ガスエンジン制御方法を提供する。この方法によれば、上記のガスエンジン駆動システムと同様に、要求出力が低下したときに失火を防止して未燃燃料ガスの排出を抑制しながら燃料ガスを減少させることができる。
【００１７】
上記のガスエンジン制御方法において、燃料噴射量をゼロにしている間に要求出力が上昇した場合、前記過給圧のリーン限界を再決定し、前記過給圧が再決定されたリーン限界以下であれば、燃料噴射量を上昇後の要求出力に対する目標噴射量まで増加させ、前記過給圧が再決定されたリーン限界よりも大きければ、前記過給機から前記ガスエンジンに供給されるべき空気を大気中に逃がしてもよい。
【００１８】
例えば、前記ガスエンジンは船舶の主機として用いられるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、要求出力が低下したときに失火を防止して未燃燃料ガスの排出を抑制しながら燃料ガスを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るガスエンジン駆動システムが搭載された船舶の概略構成図、（ｂ）は変形例の船舶の概略構成図である。
【図２】ガスエンジンの１つの燃焼室付近の断面図である。
【図３】燃料減少運転のフローチャートである。
【図４】燃料減少運転のフローチャートである。
【図５】燃料ガスの目標噴射量およびガスエンジンの回転数に応じてリーン限界値が定められたリーン限界マップである。
【図６】燃料噴射量ｑを目標噴射量Ｑまで直接的に減少させるときの、要求出力、過給圧Ｐおよび燃料噴射量ｑの経時的変化を示すグラフである。
【図７】燃料噴射量ｑをいったんゼロにした後に目標噴射量Ｑまで増加させるときの、要求出力、過給圧Ｐおよび燃料噴射量ｑの経時的変化を示すグラフである。
【図８】燃料噴射量をゼロにしている間に要求出力が上昇したときの、要求出力、過給圧Ｐおよび燃料噴射量ｑの経時的変化を示すグラフである。
【図９】ガスエンジンにおけるノッキング領域および失火領域を示す、横軸に空燃比、縦軸に正味平均有効圧をとったグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１（ａ）に、本発明の一実施形態に係るガスエンジン駆動システム１（以下、単に「システム１」という。）が搭載された船舶１１を示す。システム１は、ガスエンジン２、過給機３および制御装置７（図２参照）を備えている。本実施形態では、プロペラ１２が取り付けられた推進軸１３がシステム１のガスエンジン２により直接的に駆動される。ただし、推進軸１３は、図１（ｂ）に示すように、モータ１４および発電機１５を介して間接的にガスエンジン２により駆動されてもよい。ガスエンジン２は、図１（ａ）に示す場合も図１（ｂ）に示す場合も船舶１１の主機として用いられる。
【００２２】
ガスエンジン２は、例えば燃料ガス（例えば、天然ガス）のみを燃焼させるガス専焼エンジンである。ただし、ガスエンジン２は、状況によって燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。また、本実施形態では、ガスエンジン２が４ストロークエンジンであるが、ガスエンジン２は２ストロークエンジンであってもよい。
【００２３】
図２は、ガスエンジン２の要部の断面図である。ガスエンジン２は、複数のシリンダ２１を有する（図２では１つのシリンダ２１のみを図示）。各シリンダ２１内にはピストン２２が往復動自在に配設されており、シリンダ２１およびピストン２２によって燃焼室２０が形成されている。ピストン２２は、図略の連結棒により図略のクランク軸と連結されている。
【００２４】
各シリンダ２１において、ピストン２２が二往復することにより、ガスエンジン２の１サイクル（給気、圧縮、膨張、排気）が行われる。各シリンダ２１における１サイクルの間のガスエンジン２の位相角（０〜７２０度）は、位相角検出器６３により検出される。位相角としては、クランク軸の回転角（クランク角）やピストン２２の位置などを用いることができる。例えば、位相角検出器６３は、電磁ピックアップ、近接スイッチまたはロータリーエンコーダである。また、位相角検出器６３からは、ガスエンジン２の実回転数Ｎも検出される。
【００２５】
各燃焼室２０は、給気路４１を介して過給機３のコンプレッサ３１と接続されているとともに、排気路４２を介して過給機３のタービン３２と接続されている。すなわち、給気路４１は、コンプレッサ３１で圧縮された空気を給気として各燃焼室２０に導き、排気路４２は、各燃焼室２０から燃焼後の排気をタービン３２に導く。なお、給気路４１の下流側部分および排気路４２の上流側部分は実際はシリンダ２１と同数の分岐路にマニホールドから分岐しているが、図１では図面の簡略化のために給気路４１および排気路４２を１本の流路で描いている。
【００２６】
給気路４１には、コンプレッサ３１から各燃焼室２０に供給される給気を冷却するための放熱器４３が設けられている。また、給気路４１には、給気の圧力である過給圧を検出する第１圧力センサ６１（本発明の圧力検出器に相当）と、給気の温度である過給温を検出する温度センサ６５（本発明の温度検出器に相当）が設けられている。さらに、給気路４１には、各シリンダ２１ごとに、給気中に燃料ガスを噴射する主燃料噴射弁（本発明の燃料噴射機構に相当）５１が設けられている。
【００２７】
ただし、本発明の燃料噴射機構は、給気中に燃料ガスを噴射するものであれば、必ずしも燃料噴射弁５１である必要はない。例えば、特許文献２と同様に、燃料噴射機構が、コンプレッサ３１の吸入口につながれた空気供給路に合流する燃料ガス供給路と、この燃料ガス供給路に設けられた燃料流量制御弁を含み、コンプレッサ３１に吸入される空気中に燃料ガスを噴射するように構成されていてもよい。
【００２８】
各シリンダ２１には、給気路４１の燃焼室２０に対する開口である給気ポートを開閉する給気弁２３と、排気路４２の燃焼室２０に対する開口である排気ポートを開閉する排気弁２４が設けられている。また、各シリンダ２１には、燃焼室２０内の空気と燃料ガスの混合気に点火するための点火プラグ（点火装置）５５が設けられている。
【００２９】
本実施形態では、燃焼室２０が、給気路４１および排気路４２と連通する主燃焼室２０Ａと、連通孔が設けられた隔壁２５により主燃焼室２０Ａと隔てられた副燃焼室２０Ｂとからなる。点火プラグ５５は副燃焼室２０Ｂに配置されており、副燃焼室２０Ｂ内には副燃料噴射弁５２から燃料ガスが噴射される。副燃料噴射弁５２からの燃料ガスの噴射により副燃焼室２０Ｂ内にはリッチな混合気が形成され、この混合気が点火プラグ５５により点火される。これにより副燃焼室２０Ｂ内に火炎が発生し、その火炎が隔壁２５の連通孔を通じて主燃焼室２０Ａ内に伝播することにより主燃焼室２０Ａ内のリーンな混合気にも点火される。主燃焼室２０Ａには、当該主燃焼室２０Ａ内の圧力である筒内圧を検出する第２圧力センサ６２が設けられている。
【００３０】
ただし、点火装置としては、副燃焼室２０Ｂ内の混合気に点火する点火プラグ５５の代わりに、主燃焼室２０Ａ内に高圧のパイロット燃料（オイルや燃料ガス）を直接的に噴射することにより当該パイロット燃料を自己発火させるパイロット燃料噴射弁を採用することも可能である。
【００３１】
燃焼後の排気は、排気路４２を通じて燃焼室２０からタービン３２に送られ、ここでコンプレッサ３１を駆動する動力として使用される。
【００３２】
さらに、本実施形態のシステム１は、給気路４１内の空気を大気中に逃がすための開放路８を備えている。開放路８の一端は、給気路４１における放熱器４３よりも下流側につながれ、開放路８の他端は大気中に開放されている。また、開放路８には、開閉弁である放風弁８１が設けられている。ただし、開放路８の一端は、給気路４１における放熱器４３よりも上流側につながれていてもよい。
【００３３】
制御装置７は、主燃料噴射弁５１から噴射すべき燃料ガスの目標噴射量を要求出力に応じて算出し、位相角検出器６３で検出される位相角に基づいて燃料噴射弁５１，５２および点火プラグ５５を制御する。具体的に、制御装置７は、要求出力がほとんど変化しない間は定常運転を行い、定常運転中に要求出力が低下すると燃料減少運転に移行する。定常運転および燃料減少運転の双方において、制御装置７は、実回転数Ｎを目標回転数ＮＴに維持する制御も行う。要求出力が低下する要因としては、船舶の操縦者による船速ダウンの指令、船体が受ける風波が弱くなったときの船速維持の指令、プロペラ１２が可変ピッチプロペラである場合にはプロペラピッチが小さくされることなどがある。
【００３４】
定常運転とは、ガスエンジン２の負荷の高低に関係なく、燃料噴射量がほぼ一定の運転である。このような定常運転としては、特許文献１に記載されているようなノッキング制御運転を行うことが望ましい。ノッキング制御運転は、高い効率を得るために、空気過剰率を一定に保ったままで点火タイミングを最適化する運転である。ノッキング制御運転では、第２圧力センサ６２で検出される筒内圧に基づく制御が行われる。なお、ノッキング制御運転における制御方法は、特許文献１に詳細に説明されている。
【００３５】
上述したように、定常運転中に要求出力が低下すると、制御装置７は燃料減少運転に移行する。以下、燃料減少運転について詳細に説明する。ただし、以下では１つのシリンダ２１に対する制御を代表して説明するが、全てのシリンダ２１に対しても同様の制御が行われる。
【００３６】
燃料減少運転では、第１圧力センサ６１で検出される過給圧Ｐに基づく制御が行われる。図３および図４は燃料減少運転のフローチャートである。
【００３７】
まず、制御装置７は、低下後の要求出力に対する目標噴射量Ｑを算出する（ステップＳ１）。ついで、制御装置７は、算出した目標噴射量Ｑとガスエンジン２の実回転数Ｎから過給圧のリーン限界αを決定する（ステップＳ２）。リーン限界は、失火を生じさせないための過給圧の上限値であり、実験または数値シミュレーションにより予め決定される。本実施形態では、図５に示す、燃料ガスの目標噴射量およびガスエンジン２の回転数に応じてリーン限界値αｉ，ｊ（１≦ｉ≦ｎ、１≦ｊ≦ｍ）が定められたリーン限界αマップを使用してリーン限界αが決定される。なお、決定されたリーン限界αは、温度センサ６５で検出される過給温に基づいて補正されることが望ましい。例えば、給気温が比較的に高い場合はリーン限界αが大きくされ、給気温が比較的に低い場合はリーン限界αが小さくされる。あるいは、図５に示すマップの代わりに、燃料ガスの目標噴射量、ガスエンジン２の回転数および給気温に応じてリーン限界値が定められた三次元マップが使用されてもよい。
【００３８】
その後、制御装置７は、第１圧力センサ６１で検出される過給圧Ｐをリーン限界αと比較する（ステップＳ３）。過給圧Ｐがリーン限界α以下であれば（ステップＳ３でＮＯ）、制御装置７は、主燃料噴射弁５１からの燃料噴射量ｑを目標噴射量Ｑまで直接的に減少させ（ステップＳ４）、定常運転に戻る。これが、通常減少モードである。
【００３９】
図６に、通常減少モードにおける要求出力、過給圧Ｐおよび燃料噴射量ｑの経時的変化を示す。要求出力の低下幅が比較的に小さい場合は、通常減少モードでの処理が行われる。
【００４０】
一方、要求出力の低下幅が比較的に大きい場合は、過渡期減少モードでの処理が行われる。図７に、過渡期減少モードにおける要求出力、過給圧Ｐおよび燃料噴射量ｑの経時的変化を示す。
【００４１】
ステップＳ３での比較の結果、第１圧力センサ６１で検出される過給圧ＰがステップＳ２で決定したリーン限界αよりも大きければ（ステップＳ３でＹＥＳ）、制御装置７は、燃料噴射量ｑをゼロにする（ステップＳ５）。換言すれば、燃料がカットされる。当然ながら、主燃料噴射弁５１からの燃料噴射量ｑがゼロにされる間は、副燃料噴射弁５２からの燃料噴射量もゼロにされる。その後、制御装置７は、第１圧力センサ６１で検出される過給圧Ｐがリーン限界α以下になるまで燃料噴射量ｑをゼロに維持する（ステップＳ６でＹＥＳ）。過給圧Ｐがリーン限界α以下になったときに（ステップＳ６でＮＯ）、制御装置７は、燃料噴射量ｑを目標噴射量Ｑまで増加させ（ステップＳ７）、定常運転に戻る。これが、過渡期減少モードである。
【００４２】
さらに、制御装置７は、燃料噴射量ｑをゼロにしている間に、要求出力が上昇したか否かを判定する（ステップＳ８）。換言すれば、要求出力が上昇しない限り（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ６での比較が繰り返される。燃料噴射量ｑをゼロにしている間に要求出力が上昇すると（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御装置７は、図４に示す再判定モードでの処理を行う。図８に、再判定モードにおける要求出力、過給圧Ｐおよび燃料噴射量ｑの経時的変化を示す。
【００４３】
まず、制御装置７は、上昇後の要求出力に対する目標噴射量Ｑ’を算出する（ステップＳ９）。ついで、制御装置７は、再度図５に示すリーン限界αマップを使用して、算出した目標噴射量Ｑ’と現在のガスエンジン２の回転数から過給圧のリーン限界αを再決定する（ステップＳ１０）。
【００４４】
その後、制御装置７は、第１圧力センサ６１で検出される過給圧Ｐを再決定されたリーン限界αと比較する（ステップＳ１１）。過給圧Ｐがリーン限界α以下であれば（ステップＳ１１でＮＯ）、制御装置７は、主燃料噴射弁５１からの燃料噴射量ｑを０から目標噴射量Ｑ’まで増加させ（ステップＳ１２）、定常運転に戻る。
【００４５】
一方、ステップＳ１１での比較の結果、第１圧力センサ６１で検出される過給圧Ｐが再決定したリーン限界αよりも大きければ（ステップＳ１１でＹＥＳ）、制御装置７は、放風弁８１を開く（ステップＳ１３）。これにより、過給圧Ｐが直ちに低下する。そして、制御装置７は、第１圧力センサ６１で検出される過給圧Ｐが再決定されたリーン限界α以下となったときに（ステップＳ１４でＮＯ）放風弁８１を閉じ（ステップＳ１５）、燃料噴射量ｑを０から目標噴射量Ｑ’まで増加させて（ステップＳ１６）、定常運転に戻る。
【００４６】
放風弁８１を開かなかった場合は、過給圧Ｐは図８に二点鎖線で示すように、要求出力が上昇してからリーン限界α以下になるまでにある程度の時間がかかることがある。これに対し、放風弁８１を開けば、過給圧Ｐを直ちに下げることができるため、失火を生じさせずに燃料ガスを噴射することができるタイミングを図８中の矢印Ａで示す分だけ早くすることができる。その結果、要求出力上昇に対するガスエンジン２の応答性を向上させることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態のガスエンジン駆動システム１では、要求出力が低下したときに、過給圧Ｐがリーン限界αよりも大きければ燃料ガスが噴射されないため、失火を防止して未燃燃料ガスの排出を抑制することができる。また、要求出力が低下したときに過給圧Ｐがリーン限界α以下であったとき、または燃料噴射量ｑをゼロにしている間に過給圧Ｐがリーン限界α以下になったときには、燃料噴射量ｑが目標噴射量Ｑに設定されるため、燃料噴射量ｑを最適なタイミングで目標噴射量Ｑにシフトさせることができる。
【００４８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、開放路８は省略されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のガスエンジン駆動システムは、必ずしも船舶に用いられる必要はなく、例えば、発電設備、建設機械、鉄道などに用いられてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１    ガスエンジン駆動システム
１１  船舶
２    ガスエンジン
２０  燃焼室
２１  シリンダ
２２  ピストン
３    過給機
３１  コンプレッサ
３２  タービン
４１  給気路
４２  排気路
５１  主燃料噴射弁（燃料噴射機構）
５２  副燃料噴射弁
６１  第１圧力センサ（圧力検出器）
６２  第２圧力センサ
６５  温度センサ（温度検出器）
７    制御装置
８    開放路
８１  放風弁（開閉弁）
【要約】
【課題】要求出力が低下したときに失火を防止して未燃燃料ガスの排出を抑制しながら燃料ガスを減少させることができるガスエンジン駆動システムを提供する。
【解決手段】ガスエンジン駆動システムは、燃焼室を有するガスエンジンと、コンプレッサおよびタービンを含む過給機と、給気路を通じてコンプレッサから燃焼室に供給される給気中に燃料ガスを噴射する燃料噴射機構と、給気の圧力である過給圧を検出する圧力検出器と、給気の温度を検出する温度検出器と、燃焼噴射機構を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、要求出力が低下したときに、低下後の要求出力に対する目標噴射量に応じた過給圧のリーン限界を決定し、過給圧がリーン限界以下であれば、燃料噴射量を目標噴射量まで減少させ、過給圧がリーン限界よりも大きければ、燃料噴射量をゼロにし、過給圧がリーン限界以下になったときに燃料噴射量を目標噴射量まで増加させる。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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