(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジンの運転を適切に行い得るガスエンジンの制御装置、及び制御方法を提供する。【解決手段】給気ライン１０３を介して燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスが供給される主室と、副室ガス供給ライン１０５によって燃料ガスの一部が供給される副室と、を備え、給気ラインの圧力、給気ラインと副室ガス供給ラインとの差圧、または、点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められたマップから、カロリーセンサ９１による発熱量の検出結果に対応する少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいて、点火時期指令値、副室差圧制御弁７５の開度指令値、または、給気制御弁７３の開度指令値の少なくとも一つを生成するための第一指令値生成部５５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気ラインを介して燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスが供給される主室と、副室ガス供給ラインによって前記燃料ガスの一部が供給される副室と、を備えるガスエンジンの制御装置であって、
前記給気ラインの圧力、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧、または、前記副室に設けられる点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、前記燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められたマップを記憶するメモリと、
カロリーセンサによる前記発熱量の検出結果に対応する前記少なくとも一つのパラメータの目標値を前記マップから取得し、該目標値に基づいて、前記副室に設けられる点火装置の点火時期指令値、前記副室ガス供給ラインに設けられて前記差圧を制御するための副室差圧制御弁の開度指令値、または、前記給気ラインに設けられる給気制御弁の開度指令値の少なくとも一つを生成するための第一指令値生成部と、を備えることを特徴とするガスエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記メモリには、前記給気ラインの圧力について、前記燃料ガスの前記発熱量に応じた目標値が定められた給気圧マップが記憶され、該目標値は前記ガスエンジンの前記主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定されることを特徴とする請求項１に記載のガスエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記メモリには、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧について、前記燃料ガスの前記発熱量に応じた目標値が定められた副室差圧マップが記憶され、該目標値は前記ガスエンジンの前記副室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定され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の制御装置。
【請求項４】
前記メモリには、前記点火装置による点火時期について、前記燃料ガスの前記発熱量に応じた目標値が定められた点火時期マップが記憶され、該目標値はノッキング限界に対する裕度が許容範囲内に収まるように設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のガスエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記メモリには、前記ガスエンジンの回転数又は負荷の少なくとも一方を含む前記ガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数の前記マップがそれぞれ記憶され、
前記ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に対応する前記マップを選択するマップ選択部をさらに備え、
前記第一指令値生成部は、前記マップ選択部により選択された前記マップから前記発熱量に対応する前記少なくとも一つのパラメータの前記目標値を取得するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のガスエンジンの制御装置。
【請求項６】
回転数センサによる前記ガスエンジンの回転数の検出結果と目標回転数との偏差に基づいて、前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部への指令値を生成するための第二指令値生成部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のガスエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記ガスエンジンのノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、前記メモリに記憶された前記マップを修正するマップ修正部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のガスエンジンの制御装置。
【請求項８】
ガスエンジンと、
前記ガスエンジンを制御するように構成された、請求項１乃至７の何れか一項に記載の制御装置と、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９】
給気ラインを介して燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスが供給される主室と、副室ガス供給ラインによって前記燃料ガスの一部が供給される副室と、を備えるガスエンジンを制御するための方法であって、
前記給気ラインの圧力、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧、または、前記副室に設けられる点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、前記燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められたマップから、カロリーセンサによる前記発熱量の検出結果に対応する前記少なくとも一つのパラメータの目標値を取得するステップと、
前記目標値を取得するステップで取得された前記目標値に基づいて、前記副室に設けられる点火装置の点火時期指令値、前記副室ガス供給ラインに設けられて前記差圧を制御するための副室差圧制御弁の開度指令値、または、前記給気ラインに設けられる給気制御弁の開度指令値の少なくとも一つを含む第一指令値を生成するステップと、
を備えることを特徴とするガスエンジンの制御方法。
【請求項１０】
前記マップは、前記給気ラインの圧力について、前記発熱量に応じた目標値が定められた給気圧マップを含み、前記給気ラインの圧力の前記目標値は前記ガスエンジンの前記主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定されていることを特徴とする請求項９に記載のガスエンジンの制御方法。
【請求項１１】
前記マップは、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧について、前記発熱量に応じた目標値が定められた副室差圧マップを含み、前記差圧の前記目標値は前記ガスエンジンの前記副室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のガスエンジンの制御方法。
【請求項１２】
前記マップは、前記点火装置による点火時期について、前記発熱量に応じた目標値が定められた点火時期マップを含み、前記点火時期の前記目標値はノッキング限界に対する裕度が許容範囲内に収まるように設定されることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか一項に記載のガスエンジンの制御方法。
【請求項１３】
前記ガスエンジンの回転数又は負荷の少なくとも一方を含む前記ガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数の前記マップから、前記ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に対応する前記マップを選択するステップをさらに備え、
前記第一指令値を生成するステップでは、選択された前記マップから前記発熱量に対応する前記少なくとも一つのパラメータの前記目標値を取得することを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載のガスエンジンの制御方法。
【請求項１４】
前記ガスエンジンの回転数の検出値と前記ガスエンジンの目標回転数との偏差に基づいて、前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部への第二指令値を生成するステップをさらに備えることを特徴とする請求項９乃至１３の何れか一項に記載のガスエンジンの制御方法。
【請求項１５】
前記ガスエンジンのノッキングの頻度又は強度を取得するステップと、
該ノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、前記マップを修正するステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか一項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】
本開示は、主室と副室とを備えるガスエンジンの制御装置、ガスエンジンシステム、及びガスエンジンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンに供給される燃料ガスの発熱量が変動すると、ガスエンジンの適切な運転領域が変化して、例えばノッキング等の不具合が生じる。
【０００３】
一般的にガスエンジンでは、運転状態を検出し、該運転状態の検出結果に基づいてガスエンジンの各部の動作が制御されるフィードバック制御が行われている。このため、燃料ガスの性状変化に伴い、ノッキング限界を超えた低発熱量の燃料ガスが流入すると、上述のフィードバック制御を行っても、エンジントリップによる急停止が起きてしまう場合がある。
【０００４】
以下の特許文献１及び２に開示されたガスエンジンシステムでは、ガスエンジンに供給される燃料ガスのカロリー変動を監視し、このカロリー変動に応じて、監視位置の下流側で燃料ガスに高カロリーガス又は希釈ガスを導入して、ガスエンジンに供給される燃料ガスカロリーを維持するようフィードフォワード制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４５０５０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８４７４１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、特許文献１及び２に開示されたガスエンジンシステムでは、燃料ガスの発熱量の調整のため、燃料ガスに高カロリーガスや希釈ガスを供給するための配管等の設備が必要である。そのため、ガスエンジンシステムの設置面積が大きくなったり、配管の取り回しが複雑化したりする可能性がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑み、本発明に係る幾つかの実施形態は、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジンの運転を適切に行い得るガスエンジンの制御装置、ガスエンジンシステム、及びガスエンジンの制御方法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】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係るガスエンジンの制御装置は、
給気ラインを介して燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスが供給される主室と、副室ガス供給ラインによって前記燃料ガスの一部が供給される副室と、を備えるガスエンジンの制御装置であって、
前記給気ラインの圧力、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧（副室差圧）、または、前記点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、前記燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められたマップを記憶するメモリと、
カロリーセンサによる前記発熱量の検出結果に対応する前記少なくとも一つのパラメータの目標値を前記マップから取得し、該目標値に基づいて、前記副室に設けられる点火装置の点火時期指令値、前記副室ガス供給ラインに設けられて前記差圧を制御するための副室差圧制御弁の開度指令値、または、前記給気ラインに設けられる給気制御弁の開度指令値の少なくとも一つを生成するための第一指令値生成部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、燃料ガスの発熱量に応じた上述の少なくとも一つのパラメータの目標値が定められたマップを記憶し、該マップから発熱量の検出結果に対応する少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するので、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジンの運転を適切に行うことができる。すなわち、検出した発熱量に応じてガスエンジンを先行制御することで、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であっても燃料性状に応じたガスエンジンの運転状態を実現し、例えばガスエンジンのノッキングの発生を抑制することができる。
【００１０】
また、上記（１）の制御装置によれば、上述のマップが、給気ラインの圧力、副室差圧、または、点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、燃料ガスの発熱量に応じた目標値を定め、第一指令値生成部が、該目標値に基づいて、副室に設けられる点火装置の点火時期指令値、副室ガス供給ラインに設けられて副室差圧を制御するための副室差圧制御弁の開度指令値、または、給気ラインに設けられる給気制御弁の開度指令値の少なくとも一つを生成する。このように、上記（１）の構成は、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、エンジンの構成要素（点火装置、副室差圧制御弁、給気制御弁等）を制御することでガスエンジンの適切な運転状態の実現を図るものである。よって、ガスエンジンシステムの装置構成を複雑化することなく、燃料性状に応じた適切な運転状態を維持可能なガスエンジンの制御を行うことができる。
【００１１】
（２）例示的な一実施形態では、上記（１）の制御装置において、
前記メモリには、前記給気ラインの圧力について、前記燃料ガスの前記発熱量に応じた目標値が定められた給気圧マップが記憶され、該目標値は前記ガスエンジンの前記主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、給気圧マップの目標値は、ガスエンジンの主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、上記（１）で述べた制御装置により、給気圧マップから発熱量の検出結果に対応する給気ラインの圧力の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するようにすれば、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であってもガスエンジンの主室の空気過剰率を適切な値に維持することができる。このことにより、ガスエンジンのノッキングの発生を抑制することができる。
【００１３】
（３）例示的な一実施形態では、上記（１）又は（２）の制御装置において、
前記メモリには、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧（副室差圧）について、前記燃料ガスの前記発熱量に応じた目標値が定められた副室差圧マップが記憶され、該目標値は前記ガスエンジンの前記副室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定されることを特徴とする。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、副室差圧マップの目標値が、前記ガスエンジンの前記副室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、上記（１）で述べた制御装置により、副室差圧マップから発熱量の検出結果に対応する副室差圧の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するようにすれば、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であってもガスエンジンの副室の空気過剰率を適切な値に維持することができる。このことにより、ガスエンジンのノッキングの発生を抑制することができる。
【００１５】
（４）例示的な一実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか１つの制御装置において、
前記メモリには、前記点火装置による点火時期について、前記燃料ガスの前記発熱量に応じた目標値が定められた点火時期マップが記憶され、該目標値はノッキング限界に対する裕度が規定範囲内に収まるように設定されることを特徴とする。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、点火時期マップの目標値が、ノッキング限界に対する裕度が規定範囲内に収まるように設定される。そのため、上記（１）で述べた制御装置により、点火時期マップから発熱量の検出結果に対応する点火時期の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するようにすれば、低発熱量の燃料ガスが流入した場合には、ノッキングを抑制可能な範囲内で点火時期を進角させてガスエンジンの効率を向上させることができる。このことにより、ノッキングの発生を抑制しながら、ガスエンジンの効率を向上させることができる。
【００１７】
（５）例示的な一実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか１つの制御装置において、
前記メモリには、前記ガスエンジンの回転数又は負荷の少なくとも一方を含む前記ガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数の前記マップがそれぞれ記憶され、
前記ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に対応する前記マップを選択するマップ選択部をさらに備え、
前記第一指令値生成部は、前記マップ選択部により選択された前記マップから前記発熱量に対応する前記少なくとも一つのパラメータの前記目標値を取得するように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
上記（５）の構成によれば、ガスエンジンの回転数又は負荷の少なくとも一方を含むガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数のマップがそれぞれ記憶され、ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に対応するマップが選択される。そのため、上記（１）で述べた制御装置により、選択されたマップから発熱量の検出結果に対応する少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するようにすれば、ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に適したガスエンジンの制御を行うことができる。このことにより、燃料性状の変化に対応して、ガスエンジンの運転をより適切に行うことができる。
【００１９】
（６）例示的な一実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか１つの制御装置において、
回転数センサによる前記ガスエンジンの回転数の検出結果と目標回転数との偏差に基づいて、前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部への指令値を生成するための第二指令値生成部をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
上記（６）の構成によれば、回転数センサによる前記ガスエンジンの回転数の検出結果と目標回転数との偏差に基づいて、前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部への指令値を生成する。そのため、回転数の検出結果に基づいて前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を調整するフィードバック制御を行うことが可能となる。よって、上記（１）で述べた第一指令生成部によって燃料性状に応じたガスエンジンの適切な運転状態を維持しながら、ガスエンジンの所望の回転数を得ることができる。
【００２１】
（７）例示的な一実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか１つの制御装置において、
前記ガスエンジンのノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、前記メモリに記憶された前記マップを修正するマップ修正部をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
上記（７）の構成によれば、ガスエンジンのノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合にマップを修正するようにしたので、上記（１）で述べた制御装置により、修正後のマップに基づいてガスエンジンを制御するための指令値を生成すれば、ガスエンジンのノッキングの発生を抑制することに適したガスエンジンの制御を行うことができる。
【００２３】
（８）本発明の幾つかの実施形態に係るガスエンジンシステムは、
ガスエンジンと、
前記ガスエンジンを制御するように構成された、上記（１）から（７）のいずれか１つの制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
上記（８）の構成によれば、（１）から（７）で述べた制御装置によって、ガスエンジンを制御するようにしたので、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジンの運転をより適切に行うことができる。
【００２５】
（９）本発明の幾つかの実施形態に係るガスエンジンの制御方法は、
給気ラインを介して燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスが供給される主室と、副室ガス供給ラインによって前記燃料ガスの一部が供給される副室と、を備えるガスエンジンを制御するための方法であって、
前記給気ラインの圧力、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧、または、前記副室に設けられる点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、前記燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められたマップから、カロリーセンサによる前記発熱量の検出結果に対応する前記少なくとも一つのパラメータの目標値を取得するステップと、
前記目標値を取得するステップで取得された前記目標値に基づいて、前記副室に設けられる点火装置の点火時期指令値、前記副室ガス供給ラインに設けられて前記差圧を制御するための副室差圧制御弁の開度指令値、または、前記給気ラインに設けられる給気制御弁の開度指令値の少なくとも一つを含む第一指令値を生成するステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記（９）の方法によれば、燃料ガスの発熱量に応じた上述の少なくとも一つのパラメータの目標値が定められたマップを生成し、該マップから発熱量の検出結果に対応する少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するようにしたので、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジンの運転を適切に行うことができる。すなわち、検出した発熱量に応じてガスエンジンを先行制御することで、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であっても燃料性状に応じたガスエンジンの運転状態を実現し、例えばガスエンジンの効率の低下やノッキングの発生を抑制することができる。
【００２７】
また、上記（９）の方法によれば、上述のマップが、給気ラインの圧力、副室差圧、または、点火装置による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、燃料ガスの発熱量に応じた目標値を定める。そして、該目標値に基づいて、副室に設けられる点火装置の点火時期指令値、副室ガス供給ラインに設けられて副室差圧を制御するための副室差圧制御弁の開度指令値、または、給気ラインに設けられる給気制御弁の開度指令値の少なくとも一つが生成される。このように、上記（９）の方法は、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、エンジンの構成要素（点火装置、副室差圧制御弁、給気制御弁等）を制御することでガスエンジンの適切な運転状態の実現を図るものである。よって、ガスエンジンシステムの装置構成を複雑化することなく、燃料性状に応じた適切な運転状態を維持可能なガスエンジンの制御を行うことができる。
【００２８】
（１０）例示的な一実施形態では、上記（９）の制御方法において、
前記マップは、前記給気ラインの圧力について、前記発熱量に応じた目標値が定められた給気圧マップを含み、前記給気ラインの圧力の前記目標値は前記ガスエンジンの前記主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定されていることを特徴とする。
【００２９】
上記（１０）の方法によれば、給気圧マップの目標値が、ガスエンジンの主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、上記（９）で述べた方法により、給気圧マップから発熱量の検出結果に対応する給気ラインの圧力の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値が生成するようにすれば、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であってもガスエンジンの主室の空気過剰率が適切な値に保持される。このことにより、ガスエンジンの効率の低下やノッキングの発生を抑制することができる。
【００３０】
（１１）例示的な一実施形態では、上記（９）又は（１０）の制御方法において、
前記マップは、前記給気ラインと前記副室ガス供給ラインとの差圧について、前記発熱量に応じた目標値が定められた副室差圧マップを含み、前記差圧の前記目標値は前記ガスエンジンの前記副室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定されていることを特徴とする。
【００３１】
上記（１１）の方法によれば、副室差圧マップの目標値が、前記ガスエンジンの前記副室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、上記（９）で述べた方法により、副室差圧マップから発熱量の検出結果に対応する副室差圧の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値が生成するようにすれば、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であってもガスエンジンの副室の空気過剰率が適切な値に保持される。このことにより、ガスエンジンの効率の低下やノッキングの発生を抑制することができる。
【００３２】
（１２）例示的な一実施形態では、上記（９）から（１１）のいずれか１つの制御方法において、
前記マップは、前記点火装置による点火時期について、前記発熱量に応じた目標値が定められた点火時期マップを含み、前記点火時期の前記目標値はノッキング限界に対する裕度が許容範囲内に収まるように設定される。
【００３３】
上記（１２）の方法によれば、点火時期マップの目標値が、ノッキング限界に対する裕度が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、上記（９）で述べた方法により、点火時期マップから発熱量の検出結果に対応する点火時期の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値が生成するようにすれば、ノッキングを抑制可能な範囲で点火時期を進角させてガスエンジンの効率を向上させることができる。このことにより、ガスエンジンの効率の低下やノッキングの発生を抑制することができる。
【００３４】
（１３）例示的な一実施形態では、上記（９）から（１２）のいずれか１つの制御方法において、
前記ガスエンジンの回転数又は負荷の少なくとも一方を含む前記ガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数の前記マップから、前記ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に対応する前記マップを選択するステップをさらに備え、
前記第一指令値を生成するステップでは、選択された前記マップから前記発熱量に対応する前記少なくとも一つのパラメータの前記目標値を取得することを特徴とする。
【００３５】
上記（１３）の構成によれば、ガスエンジンの回転数又は負荷の少なくとも一方を含むガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数のマップが生成され、ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に対応するマップを選択する。そのため、上記（９）で述べた方法により、上述にて選択されたマップから発熱量の検出結果に対応する少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジンを制御する指令値を生成するようにすれば、ガスエンジンの目標運転状態又は実際の運転状態に適したガスエンジンの制御を行うことができる。このことにより、燃料性状の変化に対応して、ガスエンジンの運転をより適切に行うことができる。
【００３６】
（１４）例示的な一実施形態では、上記（９）から（１３）のいずれか１つの制御方法において、
前記ガスエンジンの回転数の検出値と前記ガスエンジンの目標回転数との偏差に基づいて、前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部への第二指令値を生成するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００３７】
上記（１４）の方法によれば、ガスエンジンの回転数の検出結果と目標回転数との偏差に基づいて、給気ラインへの燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部への指令値を生成する。そのため、回転数の検出結果に基づいて前記給気ラインへの前記燃料ガスの供給量を調整するフィードバック制御によって、回転数を適切な値に維持することができる。よって、上記（９）で述べた方法によって燃料性状に応じたガスエンジンの適切な運転状態を維持しながら、所望の回転数を得ることが可能となる。
【００３８】
（１５）例示的な一実施形態では、上記（９）から（１４）のいずれか１つの制御方法において、
前記ガスエンジンのノッキングの頻度又は強度を取得するステップと、
該ノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、前記マップを修正するステップとを備えることを特徴とする。
【００３９】
上記（１５）の方法によれば、ガスエンジンのノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、マップを修正するようにしたので、上記（９）で述べた方法により、修正後のマップに基づいてガスエンジンを制御するための指令値を生成すれば、ガスエンジンのノッキングの発生を抑制することに適したガスエンジンの制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上より、本発明に係る幾つかの実施形態によれば、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、燃料ガスの性状変化に対応してガスエンジンを適切に運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に係るガスエンジンシステムの全体構成を示すシステム図である。
【図２】図１に示すガスエンジンの燃焼室周りの構造を示す一部断面説明図である。
【図３】図１の制御装置のメモリが記憶するマップの例を示す図である。
【図４】燃料ガスの発熱量とガスエンジンの熱効率との関係を示す図である。
【図５】一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】一実施形態に係るガスエンジンの制御の流れを示すフロー図である。
【図７】一実施形態に係るガスエンジンの制御装置の全体構成を示すシステム図である。
【図８】一実施形態に係るガスエンジンの制御の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４３】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に係るガスエンジンシステムの全体構成を示す。また、図２は、ガスエンジンの燃焼室周りの構造を示す。本実施形態では、一例として発電機を駆動するための過給機付きガスエンジンで、且つ点火用副室を備える構成について説明する。但し、本実施形態のガスエンジンの具体的構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用可能であり、例えば駆動対象は発電機以外の任意の被駆動装置であってもよい。
【００４４】
図１において、ガスエンジンシステム１は、ガスエンジン３と制御装置５とを備える。また、ガスエンジンシステム１は、例えば天然ガスや都市ガス等の燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスをガスエンジン３の主室３０７に供給する給気ライン１０３と、燃料ガスの一部をガスエンジン３の副室３１５に供給する副室ガス供給ライン１０５とを備える。
【００４５】
より詳細には、ガスエンジンシステム１は、ガスミキサ１９に接続されて燃料ガスをガスミキサ１９に供給する燃料ガス供給ライン１０１と、ガスミキサ１９に接続されて燃焼用空気をガスミキサ１９に供給する燃焼用空気供給ライン１０７とを備える。燃料ガス供給ライン１０１には、ガスミキサ１９に供給される燃料ガスの流量を制御する燃料ガス供給量制御部７１が設けられる。
【００４６】
また、ガスエンジンシステム１は、燃料ガスの発熱量を検出するカロリーセンサ９１を備える。
図１に示す例示的な実施形態では、カロリーセンサ９１は、燃料ガス供給ライン１０１に設けられている。他の実施形態では、カロリーセンサ９１は、副室ガス供給ライン１０５、または、燃料ガス供給ライン１０１からの副室ガス供給ライン１０５の分岐点よりも上流側に設けられる。
【００４７】
また、燃焼用空気供給ライン１０７には、ガスミキサ１９に供給される燃焼用空気に含まれるゴミや塵埃などを取り除くエアクリーナ１７が設けられてもよい。ガスミキサ１９は、燃料ガス供給ライン１０１によって供給された燃料ガスと、燃焼用空気供給ライン１０７によって供給された燃焼用空気とを混合して混合ガスを生成する。
【００４８】
また、ガスエンジンシステム１は、コンプレッサ１１ａ及び排気タービン１１ｂを含む過給機１１と、上述の給気ライン１０３とを備える。コンプレッサ１１ａは、ガスミキサ１９によって生成された混合ガスを昇圧し、昇圧した混合ガスをコンプレッサ１１ａの下流側における給気ライン１０３に供給する。排気タービン１１ｂは、ガスエンジン３から排出された排ガスによって回転し、コンプレッサ１１ａを駆動する。
【００４９】
給気ライン１０３は、混合ガスの流れ方向の上流側に配置された上流側給気ライン１０３ａと、下流側に配置された給気マニホールド１０３ｂとを有する。上流側給気ライン１０３には、給気マニホールド１０３ｂに供給する混合ガスの流量を制御する給気制御弁７３が設けられている。この給気制御弁７３は、例えばガバナスロットル弁とすることができる。また、給気マニホールド１０３ｂには、給気マニホールド１０３ｂの内部の圧力を検出する給気ライン圧センサ９２が設けられている。
【００５０】
また、ガスエンジンシステム１は、燃料ガス供給ライン１０１から分岐して燃料ガスの一部をガスエンジン３の副室３１５に供給する上述の副室ガス供給ライン１０５を備える。副室ガス供給ライン１０５には、ガスエンジン３の副室に供給する燃料ガスの流量を制御する副室差圧制御弁７５が設けられている。また、副室ガス供給ライン１０５の燃料ガスの流れ方向の下流側には、副室ガス供給ライン１０５の圧力を検出する副室ガス供給ライン圧センサ９４が設けられている。
【００５１】
また、ガスエンジンシステム１は、ガスエンジン３のクランクシャフト４にはフライホイール１３が備えられ、フライホイール１３には発電機１５が直接取り付けられている。フライホイール１３にはガスエンジン３の回転数を検出する回転数センサ９５が設けられ、発電機１５には発電機１５の負荷つまりエンジン負荷を検出する負荷センサ９３が設けられている。また、ガスエンジン３には、ガスエンジン３の主室３０７内の圧力を検出する筒内圧センサ９９が設けられている。
【００５２】
図２に示すように、ガスエンジン３は、シリンダ３０１内を往復摺動自在に嵌合されたピストン３０３、ピストン３０３の上面とシリンダブロック３０５の内面との間に区画形成される主燃焼室（主室）３０７、該主燃焼室３０７に接続された吸気ポート３１１、該吸気ポート３１１を開閉する吸気弁３１３等を備えている。吸気ポート３１１の上流側には上述した給気ライン１０３が接続されている。そのため、給気ライン１０３を介して供給される混合ガスは、吸気ポート３１１を経て吸気弁３１３に達し、吸気弁３１３の開弁によって主燃焼室３０７に供給される。
【００５３】
また、ガスエンジン３はノズルホルダー３２１と該ノズルホルダー３２１の先端部に取り付けられた副室口金３１７とを備え、該ノズルホルダー３２１の下端面と該副室口金３１７の内面とに囲まれた領域には副室３１５が形成されている。副室口金３１７には主室３０７と副室３１５とを連通する噴口３１９が複数形成されている。
【００５４】
ノズルホルダー３２１の内部には、上述した副室ガス供給ライン１０５に接続された副室ガスライン３２３と、副室３１５にて副室ガスライン３２３によって供給された燃料ガスに点火する点火装置３２５とが設けられている。
【００５５】
また、副室ガスライン３２３には、逆止弁３２７が備えられている。逆止弁３２７を介した副室３１５への燃料ガスの供給量は、副室ガス供給ライン１０５における逆止弁３２７の上流側の圧力と、逆止弁３２７の下流側との圧力差である副室差圧により決まる。ここで、逆止弁３２７の下流側の圧力は、例えば副室３１５の圧力、主室３０７の圧力、又は給気ライン１０３の圧力に基づいて求めることができる。
副室差圧制御弁７５によって副室差圧を調節することで、逆止弁３２７を介して副室３１５に供給される燃料ガスの流量が制御可能となっている。
【００５６】
図１に示すように、制御装置５は、メモリ５１と、マップ選択部５３と、第一指令生成部５５と、第二指令生成部５７とを備える。
メモリ５１は、給気マニホールド１０３ｂの圧力（給気圧）、給気マニホールド１０３ｂと副室ガス供給ライン１０５との差圧（副室差圧）、または、副室３１５に設けられる点火装置３２５による点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、燃料ガスの発熱量に応じたあるパラメータの目標値が定められたマップを記憶する。
【００５７】
なお、本実施形態では、メモリ５１が、給気圧、副室差圧、及び点火時期の全てのパラメータについて、燃料ガスの発熱量に応じたあるパラメータの目標値が定められたマップを記憶している例を説明する。しかしながら、これに限られず、メモリ５１が、給気圧、副室差圧、及び点火時期のうち１つ又は２つのパラメータの目標値が定められたマップを記憶していてもよい。
【００５８】
図３は、メモリ５１が記憶するマップの例を示す図である。
図３（ａ）は、給気圧について、燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められた給気圧マップを示す。本マップにおいて、給気圧の目標値は、ガスエンジン３の主室３０７の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように、好ましくは一定になるように設定されている。
幾つかの実施形態では、給気圧マップは、燃料ガスの発熱量の少なくとも一部の範囲において、燃料ガスの発熱量の増加とともに給気マニホールド圧の目標値が単調減少する。このような給気圧マップを用いることで、発熱量が変化しても、空気過剰率を適切な値に維持し、ガスエンジン３のノッキングの発生を抑制できる。
なお、図３（ａ）に示すように、給気圧マップは、複数の主室内空気過剰率のそれぞれについて、燃料ガスの発熱量に対応する給気マニホールド圧の目標値を規定する複数の関数を含んでいてもよい。図３（ａ）に示す例では、３種類の主室内空気過剰率にそれぞれ対応する３本の曲線（関数）を含む給気圧マップを示しており、給気マニホールド圧の値が大きい関数ほど主室内空気過剰率が大きい条件に対応している。
【００５９】
図３（ｂ）は、副室差圧について、燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められた副室差圧マップを示す。本マップにおいて、副室差圧の目標値は、ガスエンジン３の副室３１５の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように、好ましくは一定になるように設定されている。
幾つかの実施形態では、副室差圧マップは、燃料ガスの発熱量の少なくとも一部の範囲において、燃料ガスの発熱量の増加とともに副室ガス差圧の目標値が単調減少する。このような副室差圧マップを用いることで、発熱量が変化しても、空気過剰率を適切な値に維持し、ガスエンジン３のノッキングの発生を抑制できる。
なお、図３（ｂ）に示すように、副室差圧マップは、複数の副室内空気過剰率のそれぞれについて、燃料ガスの発熱量に対応する副室差圧の目標値を規定する複数の関数を含んでいてもよい。図３（ｂ）に示す例では、３種類の副室内空気過剰率にそれぞれ対応する３本の曲線（関数）を含む副室差圧マップを示しており、副室差圧の値が大きい関数ほど副室内空気過剰率が小さい条件に対応している。
【００６０】
図３（ｃ）は、点火装置３２５による点火時期について、燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められた点火時期マップを示す。なお、図３（ｃ）の縦軸は、ガスエンジン３のピストン３０３の上死点を基準として、該上死点に対する点火タイミングの先行量をクランク角度で示したものである。本マップにおいて、点火時期の目標値は、ガスエンジン３のノッキング限界に対する裕度が許容範囲内に収まるように設定されている。
幾つかの実施形態では、点火時期マップは、燃料ガスの発熱量の少なくとも一部の範囲において、燃料ガスの発熱量の増加とともに点火時期の目標値が単調減少する。このような点火時期マップを用いることで、低発熱量の燃料ガスが主室３０７及び副室３１５に流入する場合に、ノッキングを抑制可能な範囲で点火時期を進角させてガスエンジン３の効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、ノッキングの発生確率を低い値に抑えつつ点火時期を可能な限り進角させるように点火時期の目標値が設定されている。更に詳細には、本実施形態では、例えば、ノッキングの発生確率（ノッキングシビアリティ）が許容限界値（例えば１０％）以下となる範囲で最も進角させた点火時期を目標の点火時期としている。
【００６１】
図４は、燃料ガスの発熱量とガスエンジン３の熱効率との関係を示す図である。ガスエンジン３に流入する燃料ガスのガス性状が変化し、発熱量が変化した場合、ガスエンジン３の熱効率は図４に示す通り変化する。特に、低発熱量の燃料ガスが流入した場合、同一点火時期のままではガスエンジン３の熱効率は低下する傾向にある。そのため、点火時期マップにおいて上述の通り目標の点火時期を定めることで、低発熱量の燃料ガスが流入した場合、ノッキングを抑制可能な範囲で点火時期を進角させてガスエンジンの効率を向上させることができる。
【００６２】
メモリ５１は、図３（ａ）から（ｃ）に示すマップを、ガスエンジン３の複数種の運転状態に応じて複数記憶しておくことができる。なお、ここでのガスエンジン３の運転状態には、ガスエンジン３の回転数又は負荷の少なくとも一方が含まれる。
但し、メモリ５１が記憶する図３（ａ）から（ｃ）に示すマップは、ガスエンジン３の所定の運転状態に応じて１つ記憶しておけばよい場合がある。例えば、ガスエンジン３に接続される発電機１５が電力系統に連系される同期発電機である場合には、ガスエンジン３の回転数は基本的に一定となる。また、発電機１５が定格出力で運転することが前提になっている場合には、ガスエンジン３の負荷も基本的に一定である。この場合には、図３（ａ）から図３（ｃ）に示すマップは、ガスエンジン３の所定の運転状態に対応するものだけでもよい。
【００６３】
図５は、一実施形態に係るガスエンジンシステム１の制御装置５の構成を示すブロック図である。
図５において、図３（ａ）から（ｃ）に示す上述のマップはメモリ５１に記憶されており、マップ選択部５３は、メモリ５１に記憶された複数のマップの中から、ガスエンジン３の運転状態に対応するマップを選択する。該運転状態は、ガスエンジン３の実際の運転状態又は目標の運転状態であり、ガスエンジン３の回転数（実際の回転数又は目標回転数）又は負荷（実際の負荷又は要求負荷）を含んでいてもよい。
マップ選択部５３が実際の運転状態に基づいてマップを選択する場合、マップ選択部５３は回転数センサ９５で検出したガスエンジン３の回転数、又は負荷センサ９３で検出したガスエンジン３の負荷の少なくとも一方を含む実際の運転状態に対応するマップを選択する。また、マップ選択部５３が目標の運転状態に基づいてマップを選択する場合、制御装置５に入力される目標回転数又は要求負荷の少なくとも一方を含む目標運転状態に基づいてマップ選択部５３によりマップが選択される。
なお、図５には、ガスエンジン３の目標回転数及び要求負荷に応じてマップ選択部５３がマップを選択する例を示している。
【００６４】
但し、上述したように、メモリ５１に、図３（ａ）から（ｃ）に示すマップがガスエンジン３の所定の運転状態に応じて１つのみ記憶されている場合には、本マップ選択部５３が省略されてもよい。
【００６５】
幾つかの実施形態では、図５に示すように、第一指令生成部５５は、カロリーセンサ９１による燃料ガスの発熱量の検出結果に対応する給気圧、副室差圧、及び点火時期の目標値をメモリ５１に記憶されたマップから取得する。そして、該目標値に基づいて、給気マニホールド１０３ｂに設けられる給気制御弁７３への開度指令α、副室ガス供給ライン１０５に設けられて副室差圧を制御するための副室差圧制御弁７５への開度指令β、および、副室３１５に設けられる点火装置３２５への点火時期指令γを生成する。
【００６６】
但し、これに限られず、第一指令生成部５５が、カロリーセンサ９１による燃料ガスの発熱量の検出結果に対応する給気圧、副室差圧、又は点火時期の少なくとも１つのパラメータの目標値をメモリ５１に記憶されたマップから取得し、該目標値に基づいて、給気制御弁７３への開度指令α、副室差圧制御弁７５への開度指令β、および、点火装置３２５への点火時期指令γのうち少なくとも１つを生成してもよい。
【００６７】
第一指令生成部５５は、カロリーセンサ９１によって検出された燃料ガスの発熱量に対応する目標の給気圧を、マップ選択部５３によって選択された給気圧マップ（図３（ａ））から取得する。そして、第一指令生成部５５は、該目標の給気圧と、給気ライン圧センサ９２によって検出された現在の給気圧（給気マニホールド圧の検出結果）との比較に基づいて、給気制御弁７３の開度指令値αを生成する。
【００６８】
また、第一指令生成部５５は、カロリーセンサ９１によって検出された燃料ガスの発熱量に対応する目標の副室差圧を、マップ選択部５３によって選択された副室差圧マップ（図３（ｂ））から取得する。そして、第一指令生成部５５は、副室ガス供給ライン１０５に設けられた副室ガス供給ライン圧センサ９４によって検出された現在の副室ガス供給ライン圧と、給気ライン１０３に設けられた給気ライン圧センサ９２によって検出された現在の給気圧との差から副室差圧を算出する。そして、算出された副室差圧と目標の副室差圧との比較に基づいて、副室差圧制御弁の開度指令値βを生成する。
【００６９】
また、第一指令生成部５５は、カロリーセンサ９１によって検出された燃料ガスの発熱量に対応する目標の点火時期を、マップ選択部５３によって選択された点火時期マップ（図３（ｃ））から取得する。そして、第一指令生成部５５は、該目標の点火時期に基づいて、点火装置３２５の点火時期指令値γを生成する。
【００７０】
第二指令値生成部５６は、ガスエンジン３の回転数の検出結果と目標回転数との偏差を算出し、該偏差に基づいて給気ライン１０３への燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部７１への指令値（供給量指令δ）を生成する。ガスエンジン３の回転数は、例えば、ガスエンジン３のフライホイール１３に設けられた回転数センサ９５によって検出することができる。
【００７１】
次に、図６のフロー図を参照して、制御装置５によるガスエンジンの制御の流れについて説明する。なお、図６は、本実施形態に係るガスエンジン３の制御の流れを示すフロー図である。
【００７２】
本実施形態では、まずステップ１０１ａで、給気圧、副室差圧、及び、点火時期について、燃料ガスの発熱量に応じた目標値が定められたマップが生成される。但し、上述の通り、給気圧、副室差圧、又は、点火時期の少なくとも１つのパラメータについて、当該マップが生成されてもよい。
こうして生成されたマップは、制御装置５のメモリ５１に予め記憶されていてもよい。
【００７３】
また、ステップ１０１ａで、それぞれのマップは、ガスエンジン３の複数種の運転状態に応じて、複数生成される。ガスエンジン３の複数種の運転状態には、ガスエンジン３の回転数又は負荷の少なくとも一方が含まれる。
【００７４】
続いて、ステップ１０１ｂで、ガスエンジン３の目標運転状態又は実際の運転状態を取得する。そして、ステップＳ１０１（ａ）で生成された複数のマップの中から、取得した運転状態に対応するマップを選択する。
【００７５】
なお、上述の通り、例えばガスエンジン３に接続される発電機１５が電力系統に連系され、且つ、定格出力で運転される同期発電機である場合、ステップＳ１０１（ａ）で生成されるマップは、ガスエンジン３の所定の運転状態に応じて１つのみ生成されても良い。この場合、マップを選択する当該ステップＳ１０１（ｂ）は省略されてもよい。
【００７６】
続いて、ステップＳ１０２（ａ）で、カロリーセンサ９１によって検出された燃料ガスの発熱量を取得する。そして、ステップＳ１０２（ｂ）で、取得した燃料ガスの発熱量に基づいて、給気圧、副室差圧、及び、点火時期の目標値を取得する。そしてステップＳ１０２（ｃ）で、該目標値に基づき、副室３１５の点火装置３２５の点火時期指令値、副室ガス供給ライン１０５に設けられて副室差圧を制御するための副室差圧制御弁７５の開度指令値、及び、給気ライン１０３に設けられる給気制御弁７３の開度指令値を生成する。
【００７７】
但し、上述の通り、ステップＳ１０２（ｂ）で取得する目標値は、給気圧、副室差圧、又は点火時期の少なくとも１つでもよく、１０２（ｃ）で生成する指令値は、副室３１５の点火装置３２５の点火時期指令値、副室ガス供給ライン１０５に設けられて副室差圧を制御するための副室差圧制御弁７５の開度指令値、又は、給気ライン１０３に設けられる給気制御弁７３の開度指令値の少なくとも１つでもよい。
【００７８】
続いて、ステップＳ１０３（ａ）で、ガスエンジン３の回転数の検出結果を取得する。上述の通り、ガスエンジン３の回転数は、ガスエンジン３のフライホイールに設けられた回転数センサ９５によって検出することができる。そしてステップＳ１０３（ｂ）で、取得したガスエンジン３の回転数と目標回転数との偏差を算出し、該偏差に基づいて給気ライン１０３への燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部７１への指令値を生成し、本フローを終了する。
【００７９】
本実施形態によれば、ガスエンジンの制御装置、ガスエンジンシステム及びガスエンジンの制御方法が以上によって構成される。そのため、本実施形態では、メモリ５１が、燃料ガスの発熱量に応じた給気圧、副室差圧、及び点火時期の少なくとも１つのパラメータの目標値を定めるマップを記憶し、第一指令生成部５５が、該マップから発熱量の検出結果に対応する少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジン３を制御する指令値を生成するので、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジン３の運転を適切に行うことができる。すなわち、検出した発熱量に応じてガスエンジン３を先行制御することで、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であっても燃料性状に応じたガスエンジン３の運転状態を実現し、例えばガスエンジン３の効率の低下やノッキングの発生を抑制することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、上述のマップが、給気圧、副室差圧、または、点火時期、の少なくとも一つのパラメータについて、燃料ガスの発熱量に応じた目標値を定め、第一指令値生成部が、該目標値に基づいて、副室３１５に設けられる点火装置３２５の点火時期指令値、副室ガス供給ライン１０５に設けられて副室差圧を制御するための副室差圧制御弁７５の開度指令値、または、給気ライン１０３に設けられる給気制御弁７３の開度指令値の少なくとも一つを生成する。すなわち、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、エンジンの構成要素（点火装置３２５、副室差圧制御弁７５、給気制御弁７３等）を制御することでガスエンジン３の適切な運転状態の実現を図るものである。よって、ガスエンジンシステム１の装置構成を複雑化することなく、燃料性状に応じた適切な運転状態を維持可能なガスエンジン３の制御を行うことができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、給気圧マップの目標値は、ガスエンジンの主室の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、本実施形態に係る制御装置５により、給気圧マップから発熱量の検出結果に対応する給気圧の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジン３を制御する指令値を生成するようにすれば、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であってもガスエンジン３の主室３０７の空気過剰率を適切な値に維持することができる。このことにより、ガスエンジン３のノッキングの発生を抑制することができる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、副室差圧マップの目標値が、ガスエンジン３の副室３１５の内部の空気過剰率が許容範囲内に収まるように設定される。そのため、本実施形態に係る制御装置５により、副室差圧マップから発熱量の検出結果に対応する副室差圧の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジン３を制御する指令値を生成するようにすれば、燃料ガスの発熱量に変動が生じた場合であってもガスエンジン３の副室３１５の空気過剰率を適切な値に維持することができる。このことにより、ガスエンジン３のノッキングの発生を抑制することができる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、点火時期マップの目標値が、ノッキング限界に対する裕度が規定範囲内に収まるように設定される。そのため、本実施形態に係る制御装置５により、点火時期マップから発熱量の検出結果に対応する点火時期の目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジン３を制御する指令値を生成するようにすれば、低発熱量の燃料ガスが流入した場合には、ノッキングを抑制可能な範囲で点火時期を進角させてガスエンジン３の効率を向上させることができる。このことにより、ノッキングの発生を抑制しながら、ガスエンジン３の効率を向上させることができる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、給気圧マップに基づいて主室３０７の空気過剰率が許容範囲に収まるように給気圧が制御されるとともに、点火時期マップに基づいて点火時期が制御される。そのため、低発熱量の燃料ガスの流入に応じて、給気ライン１０３（給気マニホールド１０３ｂ）の圧力を一定ではなく高めに設定することで、空気過剰率を一定近くに維持できる。その結果、ノッキングを抑制できるため、点火装置３２５の点火時期の進角量を大きくとれる。このことにより、点火時期マップに基づく点火時期の単独制御と比較して、更にノッキングの発生を抑制しながら、ガスエンジン３の効率を向上させることができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、ガスエンジン３の回転数又は負荷の少なくとも一方を含むガスエンジンの複数種の運転状態に応じて複数のマップがそれぞれ記憶され、ガスエンジン３の目標運転状態又は実際の運転状態に対応するマップが選択される。そのため、本実施形態に係る制御装置により、選択されたマップから発熱量の検出結果に対応する給気圧、副室差圧、または、点火時期、の少なくとも一つのパラメータの目標値を取得し、該目標値に基づいてガスエンジン３を制御する指令値を生成するようにすれば、ガスエンジン３の目標運転状態又は実際の運転状態に適したガスエンジン３の制御を行うことができる。このことにより、燃料性状の変化に対応して、ガスエンジン３の運転をより適切に行うことができる。
【００８６】
また、本実施形態によれば、回転数センサ９５によるガスエンジン３の回転数の検出結果と目標回転数との偏差に基づいて、給気ライン１０３への燃料ガスの供給量を制御するための燃料ガス供給量制御部７１への指令値を生成する。そのため、外乱などにより、制御装置５によってガスエンジン３の所望の回転数を得ることが困難になった場合であっても、回転数の検出結果に基づいて給気ライン１０３への燃料ガスの供給量を調整するフィードバック制御を行うことが可能となるため、ガスエンジン３の所望の回転数を得ることができる。
また、本実施形態によれば、ガスエンジンシステム１が以上によって構成される。そのため、燃料ガスの発熱量を調整しない場合であっても、燃料ガスの発熱量の変動に応じてガスエンジンの運転をより適切に行うことができる。
【００８７】
（第２実施形態）
第１実施形態とは別の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、以下の説明において第１実施形態と構成を共通にする箇所には同一符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態に係るガスエンジンの制御装置が第一実施形態と異なる点は、制御装置５０において、第１実施形態の制御装置５に加えて、マップ修正部５９を備える点である。
【００８８】
マップ修正部５９は、ガスエンジン３のノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、メモリ５１に記憶されたマップを修正する。具体的には、マップ修正部５９は、ガスエンジン３の主室内の圧力を検出する筒内圧センサ９９の検出信号からノッキングの頻度又は強度の少なくとも一方を算出する。ここでマップ修正部５９は、該筒内圧センサ９９に変えて、ガスエンジン３の車室に取り付けられた加速度センサを用いてノッキングの頻度又は強度の少なくとも一方を算出してもよい。
【００８９】
そして、マップ修正部５９は、算出したノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合に、メモリ５１に記憶された点火時期マップを修正する。具体的には、メモリ５１に記憶されている点火時期マップを基準として、点火装置３２５の点火タイミングを遅らせるように点火時期マップを更新してもよい。この際、点火時期マップ全体を修正するのではなく、点火時期マップのうち、許容範囲外の頻度又は強度のノッキングの原因となった第一指令生成部５５からの点火時期指令に対応する部分のみを選択的に修正してもよい。
【００９０】
次に、図８のフロー図を参照して、制御装置５によるガスエンジンの制御の流れについて説明する。なお、図８は、本実施形態に係るガスエンジンの制御の流れを示すフロー図である。
【００９１】
本実施形態では、第１実施形態でのガスエンジンの制御方法に加え、更に、ステップ１０４ａでガスエンジン３に発生したノッキングの頻度又は強度が取得される。そして、ステップ１０４ｂにおいて該ノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合、マップを修正する。
なお、図８に示すステップ１０１ａ〜１０２ｃ及びステップ１０３ａ〜１０３ｂについては、図６を参照して第１実施形態にて上述したとおりであるから、ここでは説明を省略する。
【００９２】
本実施形態によれば、ガスエンジン３のノッキングの頻度又は強度が予め設定された許容範囲外である場合にマップを修正するようにしたので、制御装置５０により、修正後のマップに基づいてガスエンジン３を制御するための指令値を生成すれば、ガスエンジン３のノッキングの発生を抑制することに適したガスエンジン３の制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１、１０  ガスエンジンシステム
１１  過給機
１３  フライホイール
１５  発電機
１７  エアクリーナ
１９  ガスミキサ
３  ガスエンジン
５、５０  制御装置
５１  メモリ
５３  マップ選択部
５５  第一指令生成部
５７  第二指令生成部
５９  マップ修正部
７１  燃料ガス供給量制御部
７３  給気制御弁
７５  副室差圧制御弁
９１  カロリーセンサ
９２  給気ライン圧センサ
９３  負荷センサ
９４  副室ガス供給ライン圧センサ
９５  回転数センサ
１０１  燃料ガス供給ライン
１０３  給気ライン
１０５  副室ガス供給ライン
３０１  シリンダ
３０３  ピストン
３０５  シリンダブロック
３０７  主室
３１１  吸気ポート
３１３  吸気弁
３１５  副室
３１７  副室口金
３１９  噴孔
３２１  ノズルホルダー
３２３  副室ガスライン
３２５  点火装置
３２７  逆止弁
【図１】
2018096270.tif 000003
【図２】
2018096270.tif 000004
【図３】
2018096270.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018096270.tif 000007
【図６】
2018096270.tif 000008
【図７】
2018096270.tif 000009
【図８】
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