(57)【要約】【課題】燃焼室に副室を備えて燃料ガスの供給を逆止弁で制御するガスエンジンの運転効率向上や燃焼変動の抑制を実現する。【解決手段】燃料ガス供給圧力と筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁６により副室４への燃料ガス供給を制御するガスエンジンが、副室４に供給する燃料ガス量を算出する燃料ガス量演算装置３０と、副室ガス供給路１４から副室４に供給する燃料ガス供給圧力を制御する燃料ガス供給圧制御装置４０及び圧力制御弁４１と、逆止弁６の開弁タイミング及び開弁期間を検出する開弁タイミング・開弁期間検知装置５０とを備え、燃料ガス供給圧制御装置４０及び圧力制御弁４１は、開弁タイミング及び開弁期間の検出値に基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、
燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンであって、
前記副室に供給する燃料ガス量を算出する燃料ガス量演算部と、
前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を制御する燃料ガス供給圧力制御部と、
前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出する開弁状態検出部と、を備え、
前記燃料ガス供給圧力制御部は、前記開弁タイミング及び前記開弁期間の検出値に基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うことを特徴とするガスエンジン。
【請求項２】
前記燃料ガス供給圧力の調整は、
前記開弁タイミングが設定より遅く、かつ、前記開弁期間が設定より短い場合に前記燃料ガス供給圧力を上げ、
前記開弁タイミングが設定より早く、かつ、前記開弁期間が設定より長い場合に前記燃料ガス供給圧力を下げることを特徴とする請求項１に記載のガスエンジン。
【請求項３】
前記燃料ガス供給圧力の調整は、前記筒内圧の変化に応じてな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。
【請求項４】
前記開弁状態検出部を複数から選択した一つの代表気筒に設け、他の気筒の前記燃料ガス供給圧力制御部は、前記代表気筒に追従した制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガスエンジン。
【請求項５】
ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、
燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンの運転制御方法であって、
前記副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、
前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出した検出値に基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うことを特徴とするガスエンジンの運転制御方法。
【請求項６】
ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、
燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンの運転制御方法であって、
前記副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、
開弁状態検出部で事前に検出した前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間と前記燃料ガス供給圧力及び前記筒内圧との関係を示すデータベースを作成し、該データベースに基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うことを特徴とするガスエンジンの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガス等の燃料ガスを燃料として運転されるガスエンジン及びその運転制御方法に係り、特に、燃焼室に副室を備えて燃料ガスの供給を逆止弁で制御するガスエンジン及びその運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンは天然ガス等の燃料ガスを燃料として運転され、一般に燃焼室として主室の他に副室を有している。そして、副室において混合気を着火してトーチ火炎を生成し、このトーチ火炎を主室に向かって噴出することにより、主室にある混合気を燃焼するようになっている。なお、副室には主室よりも濃い混合気が供給されるようになっており、主室とは別の供給路を介して、燃料ガスが供給されるようになっている。
【０００３】
図４は、燃焼室に副室を備えた従来のガスエンジンについて、副室周りの構成例を示す要部断面図である。
図示のガスエンジンは、ピストン（不図示）とシリンダヘッド１との間にメイン燃焼室である主室６０が画定され、さらに、シリンダヘッド１の上部には、副室口金２の内部に副室４が形成されている。この副室４は、主室６０と噴孔３を介して連通されている。
【０００４】
また、図中の符号６ｓは逆止弁挿入孔であり、燃料ガスの供給を制御する逆止弁６が設置されている。逆止弁挿入孔６ｓの内部は、逆止弁６の設置により逆止弁上方室２８と逆止弁下方室２９との２つの空間に画成されている。一方の逆止弁上方室２８には、副室ガス供給路１４が接続されて図示しない燃料ガス供給源と連通し、さらに、逆止弁下方室２９と副室４との間は連絡孔５によって連通されている。上述した逆止弁６は、燃料ガス供給源から副室４に向かう流れのみ許容する。
なお、図中の符号１ａは水室、６ａは逆止弁挿入孔６ｓの中心線、９は逆止弁ホルダ、１０は点火プラグである。
【０００５】
このようなガスエンジンにおいては、例えば下記の特許文献に開示されているように、副室燃料供給路を並列的に複数形成する構成（特許文献１参照）や、電磁弁の開放時間を延長する絞り部を副室ガス流路に設ける構成（特許文献２参照）により、副室に対する燃料ガス流量を制御する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２２１９３７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１３２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、副室４が設置されたガスエンジンにおいては、副室４への燃料ガス供給装置として、圧力差により開弁期間が決まる逆止弁６を採用している。この逆止弁６は、副室４へ供給する燃料ガスの供給圧力と主室６０側の筒内圧との圧力差により開弁期間が決まるため、副室４へ供給する燃料ガスの流量（供給量）制御が困難であった。また、このようなガスエンジンは、１サイクル内のどの時期に逆止弁６が開いているのか、そして、開弁期間にサイクリックなばらつきがあるのか、についても明確ではない。
このように、逆止弁６を用いて副室４へ燃料ガスを供給するガスエンジンは、運転条件によって逆止弁６の開弁タイミングや開弁期間が変化するため、燃料ガスの流量制御を適切に行うことが困難であるという問題を有している。
【０００８】
また、逆止弁６は、異物（油分や微粒子等）の混入、摩耗、ばね定数の変化等の経年変化により、挙動が変化する可能性もある。このような逆止弁６の挙動変化も、燃料ガスの流量制御を困難にする要因の一つとなっている。
さらに、燃料ガスのメタン価や成分が地域や季節のような環境によって変化することや、ガスエンジンの機関経年変化により同一出力における副室内圧力が変化してくる可能性もあるため、これらも燃料ガスの流量制御を困難にする要因となる。
【０００９】
このような背景から、燃焼室に副室を備えて燃料ガスの供給を逆止弁で制御するガスエンジンにおいては、燃料ガスの流量制御を改善することにより、運転効率の向上や燃焼変動の抑制を実現することが望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃焼室に副室を備えて燃料ガスの供給を逆止弁で制御するガスエンジンにおいて、運転効率の向上や燃焼変動の抑制を実現できるガスエンジン及びその運転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の第１態様に係るガスエンジンは、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンであって、前記副室に供給する燃料ガス量を算出する燃料ガス量演算部と、前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を制御する燃料ガス供給圧力制御部と、前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出する開弁状態検出部と、を備え、前記燃料ガス供給圧力制御部は、前記開弁タイミング及び前記開弁期間の検出値に基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
このような第１態様のガスエンジンによれば、副室に供給する燃料ガス量を算出する燃料ガス量演算部と、副室ガス供給路から副室に供給する燃料ガス供給圧力を制御する燃料ガス供給圧力制御部と、逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出する開弁状態検出部と、を備え、燃料ガス供給圧力制御部は、開弁タイミング及び開弁期間の検出値に基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行うので、逆止弁が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映した適切な燃料ガスの流量制御が可能になる。
【００１２】
上記のガスエンジンにおいて、前記燃料ガス供給圧力の調整は、前記開弁タイミングが設定より遅く、かつ、前記開弁期間が設定より短い場合に前記燃料ガス供給圧力を上げ、前記開弁タイミングが設定より早く、かつ、前記開弁期間が設定より長い場合に前記燃料ガス供給圧力を下げることが好ましく、これにより、燃料ガスの供給量（流量）を適正に調整することができる。すなわち、燃料ガス供給圧力を上げて高くすることにより、燃料ガスの流量が増加するので、開弁期間が設定より短い場合の燃料ガス供給量を増すことができ、反対に、燃料ガス供給圧力を下げて低くすることにより、燃料ガスの流量が減少するので、開弁期間が設定より長い場合の燃料ガス供給量を低減することができる。
【００１３】
この場合、前記燃料ガス供給圧力の調整は、前記筒内圧の変化に応じてなされることが好ましく、これにより、ガスエンジンの起動時（立ち上げ時）、低回転数運転時、燃料ガスの組成変化時及び運転環境変化時等のように、主室側の筒内圧が変化するような運転状況においても、燃料ガスの供給量（流量）を適正に調整することができる。
【００１４】
また、上記のガスエンジンにおいては、前記開弁状態検出部を複数から選択した一つの代表気筒に設け、他の気筒の前記燃料ガス供給圧力制御部は、前記代表気筒に追従した制御を行うようにしてもよく、これにより、開弁状態検出部の数を最小限に抑えて燃料ガスの供給量を適正に調整することができる。
【００１５】
本発明の第２態様に係るガスエンジンの運転制御方法は、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンの運転制御方法であって、前記副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出した検出値に基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
このような第２態様のガスエンジンの運転制御方法によれば、副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、この燃料ガス量となるように副室ガス供給路から副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出した検出値に基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行うので、逆止弁が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映した適切な燃料ガスの流量制御が可能になる。
【００１７】
本発明の第３態様に係るガスエンジンの運転制御方法は、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンの運転制御方法であって、前記副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、開弁状態検出部で事前に検出した前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間と前記燃料ガス供給圧力及び前記筒内圧との関係を示すデータベースを作成し、該データベースに基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
このような第３態様のガスエンジンの運転制御方法によれば、副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、この燃料ガス量となるように副室ガス供給路から副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、開弁状態検出部で事前に検出した逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間と燃料ガス供給圧力及び筒内圧との関係を示すデータベースを作成し、該データベースに基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行うようにしたので、ガスエンジンが開弁状態検出部を備えていなくても、逆止弁が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映した適切な燃料ガスの流量制御が可能になる。すなわち、開弁状態検出部は、データベースの作成時にのみ使用されるものであるから、開弁状態検出部の常設が困難な既設エンジンにも容易に適用することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、燃焼室に副室を備えて燃料ガスの供給を逆止弁で制御するガスエンジンは、燃料ガスの流量制御が改善されたことにより、広範囲の運転領域で運転効率の向上や燃焼変動の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るガスエンジン及びその運転制御方法の一実施形態として、燃焼室に副室を備えたガスエンジンの副室周りの構成例を示す要部断面図である。
【図２】開弁期間の変化に応じた燃料ガス供給圧力の調整を示す説明図であり、クランク角度を横軸にして、縦軸に逆止弁のリフト量（逆止弁リフト量）及び圧力が示されている。
【図３】筒内圧の変化に応じた燃料ガス供給圧力の調整を示す説明図であり、クランク角度を横軸にして、縦軸に逆止弁のリフト量（逆止弁リフト量）及び圧力が示されている。
【図４】燃焼室に副室を備えたガスエンジンの従来例として、副室周りの構成例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るガスエンジン及びその運転制御方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るガスエンジンの副室周りを示す要部断面図である。このガスエンジンは、メイン燃焼室である主室６０と、副室４と、副室ガス供給路１４とを備え、副室４において点火プラグ１０により混合気を着火してトーチ火炎を生成し、このトーチ火炎を主室６０に向かって噴出することにより、主室６０にある混合気を燃焼するようになっている。
【００２２】
図示の実施形態において、ピストン（不図示）とシリンダヘッド１との間には、メイン燃焼室である主室６０が画定されている。また、シリンダヘッド１の上部には、水室１ａに囲まれて副室口金２が固定されており、この副室口金２の内部には副室４が形成されている。この副室４は、主室６０と噴孔３を介して連通され、図示しない燃料ガス供給源に接続された副室ガス供給路１４を介して燃料ガスの供給を受けるようになっている。
なお、副室口金２は、その上部の副室上面を点火プラグ押え１３及び押え金具１２により押圧されてシリンダヘッド１に固定され、点火プラグ１０は、点火プラグ押え１３内に取付けシート面を介して固定されている。
【００２３】
点火プラグ押え１３には、副室４の上方となる位置に逆止弁挿入孔６ｓが形成されている。逆止弁挿入孔６ｓの下部には、逆止弁ホルダ９に支持されて燃料ガスの供給を制御する逆止弁６が設置されている。この逆止弁６が設置されることにより、逆止弁挿入孔６ｓの内部には、逆止弁上方室２８及び逆止弁下方室２９の２つの空間が画成されており、逆止弁下方室２９と副室４とは、連絡孔５によって連通されている。
また、点火プラグ押え１３の側部には、逆止弁上方室２８と連通するように、副室ガス供給路１４の一端が接続されている。
【００２４】
本実施形態の逆止弁６は、逆止弁上方室２８から逆止弁下方室２９へ向かう方向の流れを許容するものであり、燃料ガス供給圧力と主室６０側の筒内圧との圧力差（差圧）により開閉期間が決まる。すなわち、逆止弁６は、燃料ガス供給圧力と主室６０側の筒内圧との圧力差によって開閉し、副室４への燃料ガス供給を制御する弁である。
そして、本実施形態のガスエンジンは、副室４に供給する燃料ガス量を算出する燃料ガス量演算部となる燃料ガス量演算装置３０と、副室ガス供給路１４から副室４に供給する燃料ガス供給圧力を制御する燃料ガス供給圧力制御部となる燃料ガス供給圧制御装置４０及び圧力制御弁４１と、逆止弁６の開弁タイミング及び開弁期間を検出する開弁状態検出部となる開弁タイミング・開弁期間検知装置（以下、「検知装置」と呼ぶ）５０を備えている。
【００２５】
燃料ガス量演算装置３０には、例えばエンジン回転数３１、負荷信号３２、燃料性状３３及び外気温度３４が必要に応じて入力される。ここに示したエンジン回転数３１、負荷信号３２、燃料性状３３及び外気温度３４は、通常のガスエンジンが備えている運転状況等の検出データや運転時の入力データである。
この燃料ガス量演算装置３０では、入力された検出データ等に基づいて、副室４に供給する燃料ガス量を算出する。ここで算出された燃料ガス量は、燃料ガス供給圧制御装置４０に入力される。
【００２６】
検知装置５０は、逆止弁６が実際に開閉動作する状況について、例えばギャップセンサ５１を用いて検出（計測）し、燃料ガス供給圧制御装置４０や燃料ガス量演算装置３０に入力する装置である。すなわち、検知装置５０は、開閉動作によって逆止弁６の弁体が移動するので、過電流式変異センサ等のギャップセンサ５１により弁体との間隔Ｌを継続的に測定し、測定値の変化から逆止弁６の開弁タイミングや開弁期間を検出する。この検出値は、燃料ガス供給圧制御装置４０に入力される。
【００２７】
この場合、ばねの付勢を受けている逆止弁６の弁体は、吸入行程など筒内圧が低く燃料ガス供給圧力との圧力差が大きい場合に開弁して副室４へ燃料ガスを供給し、排気行程など筒内圧が高く燃料ガス供給圧力との圧力差が小さい場合に閉弁して燃料ガス供給を停止する。すなわち、略一定の燃料ガス供給圧力に対して、筒内圧はガスエンジンの行程に応じて変動するので、逆止弁６は、主室６０内の圧力（筒内圧）と燃料ガス供給圧力との圧力差が所定値より大きい場合にリフト量が大となる上方へ移動して開弁し、反対に、主室６０内の圧力と燃料ガス供給圧力との圧力差が所定値より小さい場合にリフト量が小となる下方へ移動して閉弁する。
【００２８】
燃料ガス供給圧制御装置４０及び圧力制御弁４１を具備してなる燃料ガス供給圧力制御部は、逆止弁６の開弁タイミング及び開弁期間の検出値に基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行うものである。すなわち、燃料ガス供給圧制御装置４０は、燃料ガス量演算装置３０及び検知装置５０から入力された燃料ガス量、開弁タイミング及び開弁期間に基づいて燃料ガス供給圧力を算出し、この燃料ガス供給圧力となるように圧力制御弁４１の開度制御信号を出力する。
圧力制御弁４１は、開度信号に応じて開度を変化させる動作をする。このため、副室ガス供給路１４へ略一定の圧力で供給される燃料ガスは、圧力制御弁４１の開度に応じて副室４へ供給する燃料ガス供給圧力が調整される。
【００２９】
このようにして燃料ガス供給圧力を調整するガスエンジンは、燃料ガスの流量制御に逆止弁６が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映できるようになり、適切な燃料ガスの流量制御が可能になる。すなわち、流量と相関関係にある燃料ガス供給圧力を調整する圧力制御弁４１の開度制御に対し、逆止弁６が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映させてフィードバック制御を行うので、逆止弁６の実情を反映した適切な燃料ガス供給量を副室４に供給することが可能になる。
【００３０】
以下では、燃料ガス供給圧力制御装置４０の燃料ガス供給圧力の調整について、具体的に説明する。
燃料ガス供給圧力制御装置４０は、検知装置５０からの入力データに基づいて、逆止弁６の開弁タイミングが設定より遅く、かつ、開弁期間が設定より短い場合に燃料ガス供給圧力を上げ、開弁タイミングが設定より早く、かつ、開弁期間が設定より長い場合に燃料ガス供給圧力を下げる。
【００３１】
逆止弁６の開弁タイミングが設定より遅く、かつ、開弁期間が設定より短い場合には、燃料ガスの供給量が所定の供給量より少ない状況にあると判断できるため、圧力制御弁４１に対して設定値より燃料ガス供給圧力を上げる方向の開度制御信号、すなわち開度を増す方向の開度制御信号を出力する。この結果、燃料ガス供給圧力の上昇に伴って燃料ガス供給量も増加するので、逆止弁６の開弁タイミングや開弁期間により生じる燃料ガス供給量の不足分を調整して修正することができる。
【００３２】
また、逆止弁６の開弁タイミングが設定より早く、かつ、開弁期間が設定より長い場合には、燃料ガスの供給量が所定の供給量より多い状況にあると判断できるため、圧力制御弁４１に対して設定値より燃料ガス供給圧力を下げる方向の開度制御信号、すなわち開度を絞る方向の開度制御信号を出力する。この結果、燃料ガス供給圧力の下降に伴って燃料ガス供給量も減少するので、逆止弁６の開弁タイミングや開弁期間により生じる燃料ガス供給量の増加分を調整して修正することができる。
【００３３】
すなわち、例えば図２に示すように、開弁タイミングａ１／閉弁タイミングｂ１で開弁期間Ｔａとなる場合から、開弁タイミングａ２／閉弁タイミングｂ２で開弁期間Ｔｂとなる場合の範囲内においては、検知装置５０からの入力データに基づいて、副室４へ供給する燃料ガス供給圧力をＰ１〜Ｐ２の圧力範囲ΔＰ内で調整することにより、逆止弁６の開弁タイミングや開弁期間により生じる燃料ガス供給量の増減分を調整して修正することができる。なお、図２において、開弁タイミングａ１／閉弁タイミングｂ１で開弁期間Ｔａとなる場合の燃料ガス供給圧力をＰ１とし、開弁タイミングａ２／閉弁タイミングｂ２で開弁期間Ｔｂとなる場合の燃料ガス供給圧力をＰ２とする。
【００３４】
このような燃料ガス供給圧力の制御を行うことにより、逆止弁６を用いて燃料ガス供給を行うガスエンジンにおいても、副室４への適切な燃料ガスの供給タイミングや供給ガス流量を調整することが可能になる。そして、副室４に対する燃料ガス供給を適切に調整することにより、定格条件におけるガスエンジンの熱効率向上及び燃焼変動の抑制が可能となる。
また、上述した燃料ガス供給圧力の制御は、エンジン回転数３１及び負荷信号（ｋＷ信号）３２により逆止弁６の目標開弁タイミングまたは開弁期間をマッピングし、検知装置５０により得られた実際の開弁タイミングまたは開弁期間と比較するものであるが、燃料性状３３や外気温度３４を加えて３Ｄマッピングとして制御することも可能である。
【００３５】
ところで、上述したガスエンジンは、ガスエンジンの起動時（立ち上げ時）、低回転数運転時、燃料ガスの組成変化時及び運転環境変化時等のように、主室６０側の筒内圧が変化するような運転状況においても、検知装置５０により逆止弁６の開弁タイミングや開弁期間を把握できる。このため、燃料ガス供給圧力は、主室６０の筒内圧変化に応じて調整することも可能である。
【００３６】
具体的に説明すると、図３に示すように、筒内圧がＰｓ１〜Ｐｓ３のように変化する場合、開弁期間Ｔが所定値となるように、燃料ガス供給圧力をＰ１〜Ｐ３のように調整する。換言すれば、開弁タイミングａ／閉弁タイミングｂと開弁期間Ｔとが設定値となるように、燃料ガス供給圧力と筒内圧との差圧を所定の値に調整する。
この場合、最も低い筒内圧がＰｓ１に対して燃料ガス供給圧力も最も低いＰ１とし、最も高い筒内圧がＰｓ３に対して燃料ガス供給圧力も最も低いＰ３とすることで、燃料ガス供給圧力と筒内圧との差圧を一定にすることができる。
【００３７】
例えばガスエンジンの起動時においては、検知装置５０で検出した開弁タイミングや開弁期間に応じて副室４へ供給する燃料ガスの圧力を徐々に上げていくことにより、スムーズに立ち上げることが可能となる。すなわち、徐々に上昇する起動時の筒内圧に応じて最適の燃料ガス供給圧力に調整し、燃料ガスの供給量を適正化した運転が可能となる。
このため、ガスエンジンの起動時には、起動時間の短縮や燃料ガス消費量の削減を実現するとともに、安定したエンジン立ち上げが可能となる。また、このような制御を行うガスエンジンは、低回転数や低負荷での運転時において、ガスエンジンの熱効率向上及び燃焼変動の抑制が可能となる。
【００３８】
また、上述したガスエンジンは、燃料ガスの組成等が変化し、熱量が変化した場合においても、副室４へ燃料ガスを供給する逆止弁６の開弁タイミング及び開弁時期に応じて、副室４へ供給する燃料ガスの供給圧を調整することができる。
すなわち、検知装置５０から得られた逆止弁６の計測結果に基づいて、副室６へ供給する燃料ガスの圧力を制御することにより、燃料ガスの組成変化や地域差にも対応可能となる。従って、ガスエンジンの仕様をその都度変更しなくても、熱量の異なる燃料ガスや運転時の温度条件変動等にも対応可能となり、１つの種類で多くの地域や運転条件をカバーできるガスエンジンを提供することが可能になる。
【００３９】
ところで、上述した検知装置５０は、ガスエンジンが複数の気筒を備えている場合、全ての気筒に設けてもよいが、複数から選択した代表する一つの気筒（代表気筒）にのみ設けてもよい。この場合、他の気筒については、燃料ガス供給圧力制御部を構成する燃料ガス供給圧制御装置４０及び圧力制御弁４１が、代表気筒に追従した制御を行うようにすればよい。
このように、検知装置５０を代表気筒に設けることにより、検知装置５０の数を最小限に抑えて燃料ガスの供給量を適正に調整することができる。
【００４０】
上述した実施形態の構成を有するガスエンジンは、副室４に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部３０で算出し、この燃料ガス量となるように副室ガス供給路１４から副室４に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧制御装置４０及び圧力制御弁４１で制御するとともに、検知装置５０で逆止弁６の開弁タイミング及び開弁期間を検出した検出値に基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行う運転方法が可能となる。
このため、逆止弁６が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映したフィードバック制御により、適切な燃料ガスの流量制御が可能になる。
【００４１】
また、上述したガスエンジンの運転方法は、ガスエンジンが検知装置５０を備えたものであるが、他の実施形態では、検知装置５０で事前に検出した逆止弁６の開弁タイミング及び開弁期間と燃料ガス供給圧力及び筒内圧との関係を示すデータベースを作成し、このデータベースに基づいて燃料ガス供給圧力の調整を行うようにしてもよい。すなわち、この運転方法は、ガスエンジンに専用の検知装置５０を設けるのではなく、事前に作成したデータベースに基づいて燃料ガス供給圧力の制御を行うものである。
【００４２】
このようなガスエンジンの運転方法を採用すれば、ガスエンジンが検知装置５０を備えていなくても、逆止弁６が実際に動作した開弁タイミング及び開弁期間を反映した適切な燃料ガスの流量制御が可能になる。すなわち、この運転方法は、データベースの作成時にのみ検知装置５０を使用するものであるから、検知装置５０の常設が困難な既設エンジンにも容易に適用することが可能になる。
【００４３】
このように、上述した本実施形態のガスエンジンは、すなわち、燃焼室に副室４を備えて燃料ガスの供給を逆止弁６で制御するガスエンジンは、検知装置５０で検出される逆止弁６の動作に基づいて副室４へ供給する燃料ガス供給圧をフィードバック制御するので、燃料ガスの流量制御が改善され、広範囲の運転領域で運転効率の向上や燃焼変動の抑制が可能となる。また、ガスエンジンの熱効率向上及び燃焼変動の抑制が可能となり、広範囲の運転領域で効率のよい燃焼を達成できるとともに、燃焼変動の抑制も可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    シリンダヘッド
２    副室口金
３    噴孔
４    副室
５    連絡孔
６    逆止弁
６ｓ    逆止弁挿入孔
９    逆止弁ホルダ
１０    点火プラグ
１４    副室ガス供給路
３０    燃料ガス量演算装置（燃料ガス量演算部）
４０    燃料ガス供給圧制御装置（燃料ガス供給圧力制御部）
４１    圧力制御弁（燃料ガス供給圧力制御部）
５０    開弁タイミング・開弁期間検知装置（開弁状態検出部）
５１    ギャップセンサ
６０    主室
【図１】
2015151959.tif 000003
【図２】
2015151959.tif 000004
【図３】
2015151959.tif 000005
【図４】
2015151959.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月16日(2015.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、
燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンであって、
前記副室に供給する燃料ガス量を算出する燃料ガス量演算部と、
前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を制御する燃料ガス供給圧力制御部と、
前記逆止弁の弁体の移動に基づいて前記逆止弁の開閉動作を検出して、前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出する開弁状態検出部と、を備え、
前記燃料ガス供給圧力制御部は、前記開弁タイミング及び前記開弁期間の検出値に基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うガスエンジン。
【請求項２】
前記燃料ガス供給圧力の調整は、
前記開弁タイミングが設定より遅く、かつ、前記開弁期間が設定より短い場合に前記燃料ガス供給圧力を上げ、
前記開弁タイミングが設定より早く、かつ、前記開弁期間が設定より長い場合に前記燃料ガス供給圧力を下げることを特徴とする請求項１に記載のガスエンジン。
【請求項３】
前記燃料ガス供給圧力の調整は、前記筒内圧の変化に応じてな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。
【請求項４】
前記開弁状態検出部を複数から選択した一つの代表気筒に設け、他の気筒の前記燃料ガス供給圧力制御部は、前記代表気筒に追従した制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガスエンジン。
【請求項５】
ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、
燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンの運転制御方法であって、
前記副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、
前記逆止弁の弁体の移動に基づいて前記逆止弁の開閉動作を検出して、前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間を検出した検出値に基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うガスエンジンの運転制御方法。
【請求項６】
ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室と、該主室と噴孔を介して連通される副室と、該副室に燃料ガスを供給する副室ガス供給路と、を備え、
燃料ガス供給圧力と前記主室側の筒内圧との圧力差により開閉期間が決まる逆止弁により前記副室への燃料ガス供給を制御するガスエンジンの運転制御方法であって、
前記副室に供給する燃料ガス量を燃料ガス量演算部で算出し、前記燃料ガス量となるように前記副室ガス供給路から前記副室に供給する燃料ガス供給圧力を燃料ガス供給圧力制御部で制御するとともに、
開弁状態検出部で、前記逆止弁の弁体の移動に基づいて前記逆止弁の開閉動作を事前に検出して、事前に検出した前記逆止弁の開弁タイミング及び開弁期間と前記燃料ガス供給圧力及び前記筒内圧との関係を示すデータベースを作成し、該データベースに基づいて前記燃料ガス供給圧力の調整を行うガスエンジンの運転制御方法。