(57)【要約】  【課題】  液体燃料運転とガス燃料運転をＰＩＤ制御装置を備えた電気ガバナで制御する二元燃料エンジンにおいて、構造が簡単でかつ従来の制御装着への付加改造が容易な、ディーゼル運転からガス運転への円滑な運転切り替えができる二元燃料エンジンの提供。  【解決手段】  ガスと空気の混合気の吸入量を調節するスロットル（７）を制御するための前記電気ガバナ（９）からガバナクチュエータ（８）への操作信号を遅らせる遅れ手段（Ｄ１６）を設けている。  【選択図】  図１
2006125230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料運転とガス燃料運転をＰＩＤ制御装置を備えた電気ガバナで制御する二元燃料エンジンにおいて、ガスと空気の混合気の吸入量を調節するスロットルを制御するための前記電気ガバナからガバナクチュエータへの操作信号を遅らせる遅れ手段を設けたことを特徴とする二元燃料エンジン。
【請求項２】
前記遅れ手段は、コンデンサと抵抗により構成される請求項１の二元燃料エンジン。
【請求項３】
前記コンデンサは電気ガバナの外部回転設定端子に挿入される請求項２の二元燃料エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体燃料運転とガス燃料運転が可能な二元燃料エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンは環境負荷が低い利点がある一方で、災害時にガスラインが停止しやすいという弱点がある。
【０００３】
そこで、通常はガスを主燃料として運転し、ガスの供給が停止されたときは液体燃料のディーゼルエンジンとして使用できる二元燃料エンジンが考案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１０８１５３号公報
【０００４】
二元燃料エンジンは、ガス運転時に吸入空気量を調整するスロットルを有しているが、ディーゼル運転を行うときは負荷に関わらずスロットルを全開にしておく必要があるため、ディーゼル運転時には、スロットルを制御する電気ガバナに対して定格回転より高い擬似設定信号を与え、常時全開とする方法を取っている。
【０００５】
電気ガバナは一般にＰＩＤ（微積分比例）制御を行っており、ディーゼル運転中実際のエンジン回転より高い擬似設定信号を与えつづけると、｛Ｉ｝値が増加する。
そのために、ディーゼル運転からガス運転に切り替え、正しい回転設定信号が入力された瞬間には、電気ガバナはより回転を下げようとしてしばらくの間スロットルを全閉とする作用をなす。
【０００６】
この現象が生じると、エンジン回転が必要以上に低下あるいはエンジン停止して、円滑な運転切り替えができない欠点がる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、構造が簡単でかつ従来の制御装着への付加改造が容易な、ディーゼル運転からガス運転への円滑な運転切り替えができる二元燃料エンジンの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は種々研究の結果、従来のＰＩＤ制御の基本構造を変えることなく簡単でかつ装着が容易な部材を付加することによってディーゼル運転からガス運転への円滑な運転切り替えができる二元燃料エンジンを開発した。
【０００９】
本発明の二元燃料エンジンは、液体燃料運転とガス燃料運転をＰＩＤ制御装置を備えた電気ガバナ（ＥＣＵ９）で制御する二元燃料エンジンにおいて、ガスと空気の混合気の吸入量を調節するスロットル（７）を制御するための前記電気ガバナ（ＥＣＵ９）からガバナクチュエータ（８）への操作信号を遅らせる遅れ手段（Ｄ１６）を設けている（請求項１）。
【００１０】
実施に際しては、液体燃料運転からガス燃料運転への切替え時に、遅れ手段でガバナクチュエータの操作を遅らせてＰＩＤ制御装置の特性によるガスエンジン運転の不安定運転を抑制する。
【００１１】
前記遅れ手段（Ｄ１６）は、コンデンサ（Ｃ１０）と抵抗（Ｒ６ａ）により構成されることが好ましい（請求項２）。
実施に際しては、コンデンサＣと抵抗Ｒによるいわゆる一次遅れ要素の構成によって、時定数：Ｔ＝Ｃ＊Ｒを設定する。
【００１２】
前記コンデンサ（Ｃ１０）は電気ガバナ（ＥＣＵ９）の外部回転設定端子（Ｔ１１）に挿入されることが好ましい（請求項３）。
【００１３】
実施に際しては、電気ガバナの外部に設けたコンデンサの端子を電気ガバナの外部回転設定端子に結線するのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（ａ）本発明によれば、液体燃料運転からガス燃料運転への移行時にスロットルを急激に制御しないための遅れ手段を電気ガバナに設けたので、エンジン回転の急低下や停止、急激な回転変動を抑制できる。。
（ｂ）遅れ手段をコンデンサと抵抗によるいわゆる一次遅れ要素で構成すれば、簡単に製造できる。
（ｃ）また、遅れ手段を上記の構成にして、電気ガバナの外部設定端子に挿入すれば、従来の制御装置に簡単に付加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の二元燃料エンジン１Ａのブロック構成を示し、図２は主要部の回路図を示している。
図１において、エンジン本体１にその負荷となる発電機２０が装着されている。
【００１６】
エンジン本体１に、ディーゼル運転のための液体燃料供給装置として、本例ではコモンレール式ユニットインジェクタＵＪが装着され、ガス燃料供給装置として都市ガス供給装置Ｇｆが装着されている。
【００１７】
コモンレール式ユニットインジェクタＵＪは、液体燃料を所定圧にするサプライポンプ２と、サプライポンプ２に圧力管Ｌ２を介したコモンレール３と、コモンレール３から図においては４ケの各シリンダに圧力管Ｌ３を介して装着されるインジェクタ４とで構成されている。
【００１８】
サプライポンプ２に噴射圧制御を受信する信号ラインＬ５ａを介して燃料噴射装置ＥＣＵ５が連通され、各インジェクタ４に燃料制御を受信する信号ラインＬ５ｂを介して燃料噴射装置ＥＣＵ５が連通されている。また、燃料噴射装置ＥＣＵ５はエンジン本体１からの回転信号及び回転角度信号を受信する信号ラインＬ１によって連通されている。
【００１９】
都市ガス供給装置Ｇｆは、図示しないガス源に連通するガス供給管１１に介装されたガス弁Ｖと、図示しない空気吸入源に連通すると共にガス弁Ｖを介したガス燃料を吸入空気と攪拌して混合するミキサ６とで構成されている。
【００２０】
ガス弁Ｖは、弁開度を制御する信号ラインＬ１０ｃを介してコントロールボックス１０に連通され、コントロールボックス１０は前記燃料噴射装置ＥＣＵ５に噴射量切替信号を送信する信号ラインＬ１０ｂを介して連通されている。
【００２１】
ミキサ６は、スロットル７が介装された吸気管１２によってエンジン本体１の明示しない吸気マニホールドに連通されている。
【００２２】
スロットル７は、開閉操作用のリンケージ７Ａによってガバナクチュエータ８に連通され、ガバナクチュエータ８はスロットル開度を送信する信号ラインＬ８と、制御量を受信する信号ラインＬ９によって電気ガバナ（以降、電気ガバナＥＣＵと記述する。）９に連通されている。
【００２３】
電気ガバナＥＣＵ９に、発電機２０の回転信号を受信する信号ラインＬ２０ａと、コントロールボックス１０からの回転設定信号を受信する信号ラインＬ１０ａとが連通されている。
【００２４】
発電機２０は負荷信号と周波数信号を送信する信号ラインＬ２０によって発電機制御盤２２に連通され、発電機制御盤２２は制御切り替え信号を送信する信号ラインＬ２２によってコントロールボックス１０に連通されている。また、発電機２０の回転信号を送信する信号ラインＬ２０ａによって電気ガバナＥＣＵ９に連通されている。
【００２５】
二元燃料エンジン１Ａの主要部の回路を示す図２の回路図によって、コントロールボックス１０と、電気ガバナ９と、ガバナクチュエータ８の関係を本発明の主旨に関連する部分に限定して説明する。
【００２６】
図２において全体の図示を省略した発電機制御盤２２に運転切り替えリレーＲ５が内蔵され、発電機制御盤２２からあるいは手動により出された制御切り替え信号がコントロールボックス１０に送信されるように構成されている。
【００２７】
コントロールボックス１０は、ラインＬ２２に連通するラインＭ２２からの切り替え信号によって開閉するＷＯＴ（フル・オープンスロットル）リレーＲ７を有していて、端子Ｔ１１に連通するラインＭ３０に取り付けられた固定抵抗Ｒ６ａを導通あるいはバイパスさせるように構成されている。
【００２８】
端子Ｔ１２と端子Ｔ１０に連通するラインＭ３２に可変抵抗Ｒ６が取り付けられていて、直列する可変抵抗Ｒ６と固定抵抗Ｒ６ａによって設定されたエンジン回転にするように、電気ガバナＥＣＵ９がガバナクチュエータ８を操作させるように構成されている。
【００２９】
ここで、可変抵抗Ｒ６と固定抵抗Ｒ６ａによって設定されたエンジン回転がガス燃料運転の設定回転になるが、ディーゼル運転ではスロットルを常時全開にしておくために、固定抵抗Ｒ６ａをバイパスさせた可変抵抗Ｒ６のみで定格回転より高い回転に設定されている。
【００３０】
上記の、可変抵抗Ｒ６のみで定格回転より高い回転に設定された場合は、ガスバルブリレーＲ９が閉となってラインＭ１０ｃとラインＬ１０ｃを介してガス弁Ｖが遮断され、ＰＴＯリレーＲ８が閉となってユニットインジェクタＵＪを作動させるように構成されている。
【００３１】
ラインＭ３０と、端子Ｔ１２〜Ｔ１０に連通するラインＭ３２を短絡するコンデンサＣ１０が装着されていて、ここで、固定抵抗Ｒ６ａとコンデンサＣ１０によって遅れ要素Ｄ１６が構成されている。
【００３２】
遅れ要素Ｄ１６は、公知のように、入力電圧と出力電圧に時間遅れを生じさせ、その時定数をＴとすれば、｛Ｔ＝Ｃ＊Ｒ｝で表される特性で遅れ時間が決定される。現実には、エンジン回転設定のために固定抵抗Ｒ６ａが決定されるので、コンデンサＣ１０の容量によって時間遅れが決定されることが多くなる。
【００３３】
時定数Ｔの決定は、電気ガバナＥＣＵ９に設けられているＰＩＤ制御装置の諸元、特に｛Ｉ｝の特性によって決定されるが本発明の構成では、コンデンサＣ１０の容量が１０μＦのときに時定数Ｔは１〜２秒である。
【００３４】
電気ガバナＥＣＵ９は、端子Ｔ１１から入力される電圧信号で制御目標値が変わり、この入力は電気ガバナＥＣＵ９内部の図示しないＩＣ（オペアンプ）に接続されている。
【００３５】
オペアンプは構成された固定抵抗値によりその増幅率が変わるので、固定抵抗Ｒ６ａの有無により増幅率が変わり、制御目標値が変わるように構成されている。
従って、ディーゼル運転の場合には固定抵抗Ｒ６ａが短絡されて増幅率が上昇し、制御目標値の回転数設定は定格回転数より高い値となる。
また、ガス運転の場合には固定抵抗Ｒ６ａの導通によって増幅率が下がり、予め設定した制御目標値の定格回転数となる。
【００３６】
ガバナクチュエータ８は、リンケージ７Ａ即ちスロットル７の開度を計測するポテンショメータＰｍと、リンケージ７Ａを作動させるコイルＮｃとで構成され、それぞれ信号ラインＬ８、Ｌ９によって電気ガバナＥＣＵ９に連通されている。
【００３７】
上記構成の二元燃料エンジン１Ａの作用を、特に液体燃料によるディーゼル運転からガス燃料によるガス運転への運転切り替えに重点をおいて説明する。
【００３８】
ディーゼル運転時には、発電機制御盤２２から、あるいは手動により、運転指令信号が運転切り替えリレーＲ５を介してコントロールボックス１０に伝達される。
【００３９】
その運転指令信号によってＷＯＴリレーＲ７が閉となって、固定抵抗Ｒ６ａが短絡され、電気ガバナＥＣＵ９の設定回転数は定格回転数より高い回転に設定される。
【００４０】
同時にガスバルブリレーＲ９が閉となって、ガス弁制御信号ラインＬ１０ｃを介して、ガス弁Ｖも閉止され燃料ガスの供給は遮断され、ＰＴＯリレーＲ８が閉となって液体燃料運転のためのユニットインジェクタＵＪが作動する。
【００４１】
エンジン回転はユニットインジェクタＵＪによる燃料供給量で決定され、電気ガバナＥＣＵ９の設定回転まで上がることはない。そのため、常にスロットルは全開状態を維持する。
【００４２】
次ぎに例えばガス燃料の供給回復等によって、液体燃料運転からガス運転に切り替える場合を説明する。
【００４３】
ユニットインジェクタＵＪによる液体燃料運転では、電気ガバナＥＣＵ９に対して実際のエンジン回転より高い擬似設定回転が与えられているため、電気ガバナＥＣＵ９の｛Ｉ値｝は増大する。
【００４４】
この状態からガス運転に切り替えたとき、増大した｛Ｉ値｝により電気ガバナＥＣＵ９は設定された定格回転より低い回転になるよう制御する。
そのため、スロットル７はしばらくの間全閉となるように、エンジン回転は必要以上に低下しようと作動する。
【００４５】
しかし前記遅れ要素Ｄ１６により、スロットル７への作動信号は遅れ時間を持たせた信号によって電気ガバナＥＣＵ９は正常な状態に復帰して、スロットル７の急閉止、エンジン回転の急低下によるエンジン停止、急な回転変動等が避けられる。
【００４６】
一方、ガス運転時には、発電機制御盤２２から、あるいは手動により、運転指令信号が運転切り替えリレーＲ５を介してコントロールボックス１０に伝達される。
【００４７】
コントロールボックス１０は、ラインＬ２２に連通するラインＭ２２からの切り替え信号によって開閉するＷＯＴ（フル・オープンスロットル）リレーＲ７が開となり、電気ガバナＥＣＵ９は、可変抵抗Ｒ６及び固定抵抗Ｒ６ａで設定した回転でガバナクチュエータ８を制御する。
【００４８】
上記のように、通常のガス運転では電気ガバナＥＣＵ９により可変抵抗Ｒ６及び固定抵抗Ｒ６ａで設定した回転でガバナクチュエータ８を制御し、通常のディーゼル運転では燃料噴射装置ＥＣＵ５の制御による燃料噴射量の制御で回転を制御する。
そして、ディーゼル運転からガス運転への切り替えをする際には、遅れ要素Ｄ１６によってエンジン停止や回転の急変動を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の二元燃料エンジンのブロック構成図。
【図２】同上の主要部の回路図。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ・・二元燃料エンジン
Ｌ１・・（回転及び角度）信号ライン
Ｌ５ａ・・（噴射圧制御）信号ライン
Ｌ５ｂ・・（燃料制御）信号ライン
Ｌ８・・・（開度）信号ライン
Ｌ９・・・（制御）信号ライン
Ｌ１０ａ・・（回転設定）信号ライン
Ｌ１０ｂ・・（噴射量切替）信号ライン
Ｌ１０ｃ・・（ガス弁制御）信号ライン
Ｌ２０・・（負荷、周波数）信号ライン
Ｌ２０ａ・・（回転）信号ライン
Ｌ２、Ｌ３・・圧力管
Ｖ・・・ガス弁
１・・・エンジン本体
２・・・サプライポンプ
３・・・コモンレール
４・・・インジェクター
５・・・燃料噴射装置ＥＣＵ
６・・・ミキサ
７・・・スロットル
７Ａ・・リンケージ
８・・・ガバナクチュエータ
９・・・電気ガバナＥＣＵ
１０・・コントロールボックス
１１・・ガス供給管
１２・・吸気管
２０・・発電機
２２・・発電機制御盤
【図１】
2006125230.tif 000003
【図２】
2006125230.tif 000004