(57)【要約】【課題】負荷変動が生じても実空燃比λの変動を抑制することができるガスエンジン１の提供を目的とする。【解決手段】給気弁５ａの開度とバイパス弁５ｂの開度との少なくとも一方の開度Ｄが適正な目標空燃比λｔとなるように補正されるガスエンジン１において、実負荷Ｌの変動に基づいて目標ガス圧Ｐｇｔおよび燃料ガスの目標ガス噴射時間Ｔｔが算出され、目標ガス圧Ｐｇｔに基づいてガス圧が補正されるとともに、目標ガス圧Ｐｇｔと目標ガス噴射時間Ｔｔとの変化量に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が適正な空燃比となるように補正されるガスエンジンにおいて、
負荷の変動に基づいて、目標ガス圧および燃料ガスの目標ガス噴射時間が算出され、
目標ガス圧に基づいてガス圧が補正されるとともに、目標ガス圧と目標ガス噴射時間との変化量に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正されるガスエンジン。
【請求項２】
給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が適正な空燃比となるように補正されるガスエンジンにおいて、
負荷の変動に基づいて目標ガス圧が算出され、
目標ガス圧に基づいてガス圧が補正されるとともに、現在までの所定期間内の負荷変動の態様に基づいて単位時間後の予測負荷を算出し、予測負荷に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正されるガスエンジン。
【請求項３】
給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が適正な空燃比となるように補正されるガスエンジンにおいて、
現在までの所定期間内の負荷変動の態様に基づいて単位時間後の予測負荷を算出し、予測負荷に基づいて目標給気圧または目標空燃比が補正されるガスエンジン。
【請求項４】
前記給気弁の開度と前記バイパス弁との少なくとも一方の開度が前記目標給気圧と前記実給気圧との差圧または目標空燃比と実空燃比との差に基づいて補正される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、天然ガス、都市ガス等の燃料ガスを燃料とするガスエンジンにおいて、適正な燃焼状態を維持して排気ガスに含まれるＮＯｘ等を抑制するために、使用される燃料ガスの特性に応じて最適な外気（給気）の流量と燃料ガスの流量との割合（以下、単に「空燃比」という）に調整するものが知られている。
【０００３】
このようなガスエンジンにおいて、目標とする回転数および出力から決定される目標燃料ガス流量と最適な空燃比に基づいて決定される目標給気量とが算出される。そして、ガスエンジンは、給気量から基準となる給気弁の目標開度を算出し、目標給気量と実給気量との偏差に基づいて、スロットルバルブの目標開度を補正する。例えば特許文献１のごとくである。
【０００４】
特許文献１の技術は、空燃比を適正な値に維持するために、目標給気量と実給気量との偏差に基づいてスロットルバルブの目標開度を補正する。このため、負荷の変動が生じた場合、燃料ガスの噴射量が増加に対して応答速度の遅い給気の供給量が追従することができずに、空燃比が変動する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５７８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、負荷変動が生じても空燃比の変動を抑制することができるガスエンジンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
すなわち、本発明においては、給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が適正な空燃比となるように補正されるガスエンジンにおいて、負荷の変動に基づいて目標ガス圧および燃料ガスの目標ガス噴射時間が算出され、目標ガス圧に基づいてガス圧が補正されるとともに、目標ガス圧と目標ガス噴射時間との変化量に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正されるものである。
【０００９】
本発明においては、給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が適正な空燃比となるように補正されるガスエンジンにおいて、負荷の変動に基づいて目標ガス圧が算出され、目標ガス圧に基づいてガス圧が補正されるとともに、現在までの所定期間内の負荷変動の態様に基づいて単位時間後の予測負荷を算出し、予測負荷に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正されるものである。
【００１０】
本発明においては、給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が適正な空燃比となるように補正されるガスエンジンにおいて、現在までの所定期間内の負荷変動の態様に基づいて単位時間後の予測負荷を算出し、予測負荷に基づいて目標給気圧または目標空燃比が補正されるものである。
【００１１】
本発明においては、前記給気弁の開度と前記バイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が前記目標給気圧と前記実給気圧との差圧または目標空燃比と実空燃比との差に基づいて補正されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
【００１３】
本発明によれば、応答速度が速い燃料ガスの目標ガス圧および目標ガス噴射時間の変化量に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正されるので、給気圧の応答速度が改善される。これにより、負荷率の変動に伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【００１４】
本発明によれば、応答速度が速い燃料ガスの目標ガス圧および目標ガス噴射時間の変化量に基づく給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度の補正に加えて、予測した将来の負荷変動に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が補正されるので、給気圧の応答速度が改善される。これにより、負荷の変動に伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【００１５】
本発明によれば、予測した将来の負荷変動に基づいて給気弁の開度とバイパス弁の開度との少なくとも一方の開度が算出されるので、目標給気圧と実給気圧との偏差が減少する。これにより、負荷の変動に伴う空燃比の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスエンジンが搭載される電気推進船の構成を示す概略図。
【図２】本発明の第一実施形態に係るガスエンジンと過給機との構成を示す概略図。
【図３】本発明の第一実施形態に係るガスエンジンの空燃比制御の制御態様を表すブロック図を示す図。
【図４】本発明の第一実施形態に係るガスエンジンの空燃比制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。
【図５】本発明の第二実施形態に係るガスエンジンの空燃比制御の制御態様を表すブロック図を示す図。
【図６】本発明の第二実施形態に係るガスエンジンの空燃比制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。
【図７】本発明の第三実施形態に係るガスエンジンの空燃比制御の制御態様を表すブロック図を示す図。
【図８】本発明の第三実施形態に係るガスエンジンの空燃比制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
始めに、図１を用いて本発明に係る過給機を備えるガスエンジン１が搭載される船舶の一実施形態である電気推進船１００について説明する。なお、図１では、電気推進船１００の構成を模式的に表している。
【００１８】
図１に示すように、電気推進船１００は、本実施形態のガスエンジン１を搭載している。電気推進船１００は、ＬＮＧタンク１０１と、気化器１０２と、ガスエンジン１と、発電機１０３と、電力コントロール盤１０４と、推進モータ１０５と、減速機１０６と、可変ピッチプロペラ１０７と、を備えている。
【００１９】
電気推進船１００では、ＬＮＧタンク１０１・１０１に貯溜された燃料ガスが気化器１０２・１０２によって空気と混合され、ガスエンジン１・１・１に供給される。そして、ガスエンジン１・１・１によって発電機１０３・１０３・１０３が駆動され、電力コントロール盤１０４によって、推進モータ１０５・１０５及び船内負荷に電力が供給される。推進モータ１０５・１０５の駆動は減速機１０６・１０６を介して可変ピッチプロペラ１０７・１０７に伝達される。
【００２０】
ここで、ガスエンジン１は、天然ガス等の燃料ガスを燃料とするガスエンジンであるガスエンジン１から構成される。なお、本実施形態において、電機推進船の主発電機関をガスエンジンとしたがこれに限定されるものではなく、エンジンでプロペラを駆動させる船舶のうち、主機や補機としてガスエンジンを用いてもよい。
【００２１】
次に、図２を用いて本発明に係るガスエンジンの第一実施形態に係るガスエンジン１について説明する。なお、本実施形態における「上流側」とは混合気の流れ方向における上流側を示し、「下流側」とは混合気の流れ方向における下流側を示す。
【００２２】
図２に示すように、ガスエンジン１は、単気筒エンジンまたは多気筒エンジンであり、天然ガス等の燃料ガスを燃料とするものである。本実施形態に係るガスエンジン１は、主に六つの気筒１ａを有する直列六気筒エンジンである。なお、本実施形態において、一段過給機を具備する直列六気筒エンジンとしたがこれに限定されるものではなく、一以上の過給機を具備する多気筒エンジンであればよい。
【００２３】
ガスエンジン１は、外部の空気と燃料ガスとを各気筒１ａの内部において混合して燃焼させることで出力軸を回転駆動させる。ガスエンジン１は、外気を取り入れる吸気装置２、排気を外部に排出する排気装置１１および制御装置であるＥＣＵ１４を具備する。ガスエンジン１は、その図示しない出力軸が負荷装置である発電機１０３（図１参照）に連結されている。
【００２４】
吸気装置２は、過給機３のコンプレッサ部３ａ、給気管４ａ、給気弁５ａ、バイパス弁５ｂ、インタークーラー６、給気マニホールド７、を具備している。
【００２５】
過給機３は、排気の排気圧を駆動源として吸気を加圧圧縮するものである。過給機３は、コンプレッサ部３ａとタービン部３ｂとを備えている。
【００２６】
過給機３のコンプレッサ部３ａは、吸気を加圧圧縮するものである。コンプレッサ部３ａは、連結軸３ｃによってタービン部３ｂと連結される。コンプレッサ部３ａは、タービン部３ｂからの回転動力が連結軸３ｃを介して伝達可能に構成されている。コンプレッサ部３ａは、給気管４ａを介してインタークーラー６が接続されている。以下、コンプレッサ部３ａで加圧圧縮された加圧後の吸気を給気と記す。
【００２７】
給気弁５ａは、給気の流量（給気量）を変更するものである。給気弁５ａは、給気管４ａに備えられている。給気弁５ａは、過給機３のコンプレッサ部３ａの下流側であって、インタークーラー６の上流側の給気管４ａに設けられている。すなわち、給気弁５ａは、コンプレッサ部３ａとインタークーラー６との間に設けられている。給気弁５ａは、電動モータ等のアクチュエータにより開閉可能な自動弁から構成される。給気弁５ａは、その開度Ｄを調整することで、エンジン１に供給される給気量を変更することができる。
【００２８】
バイパス弁５ｂは、給気量を減量するものである。バイパス弁５ｂは、過給機３のコンプレッサ部３ａの上流側とインタークーラー６とを接続するバイパス管４ｂに設けられている。すなわち、給気弁５ａは、インタークーラー６に供給された給気をコンプレッサ部３ａの上流側に排出させることができる。バイパス弁５ｂは、電動モータ等のアクチュエータにより開閉可能な自動弁から構成される。バイパス弁５ｂは、その開度を調整することで、インタークーラー６から給気を排出し、エンジン１に供給される給気量を変更することができる。
【００２９】
インタークーラー６は、加圧された給気を冷却するものである。インタークーラー６は、図示しない冷却水ポンプによって供給される冷却水と加圧された給気との間で熱交換を行うことで給気を冷却する。インタークーラー６は、給気マニホールド７が接続されている。
【００３０】
給気マニホールド７は、給気をエンジン１の各気筒１ａに分配するものである。給気マニホールド７は、ガスエンジン１の各気筒１ａに給気ポート８・・・・８を介して接続されている。つまり、給気マニホールド７は、ガスエンジン１の各気筒１ａにインタークーラー６で冷却された給気が供給可能に構成されている。また、給気マニホールド７には、実給気圧Ｐｉを検知する給気圧センサ９が設けられている。
【００３１】
各給気ポート８には、燃料ガスを噴射するガスインジェクタ８ａがそれぞれ設けられている。各ガスインジェクタ８ａに燃料ガスを供給する図示しない燃料ガス供給路には、燃料ガス圧を制御する圧力調整弁であるレギュレータ１０が設けられている。
【００３２】
排気装置１１は、ガスエンジン１からの排気を、外部に排出するものである。排気マニホールド１２と、過給機３のタービン部３ｂと、を具備している。
【００３３】
排気マニホールド１２は、各気筒１ａからの排気を集約するものである。排気マニホールド１２は、ガスエンジン１の各気筒１ａに排気マニホールド１２が排気ポート１３・・・・１３を介して接続されている。排気マニホールド１２は、他側端部に過給機３が接続されている。また、排気マニホールド１２には、実空燃比λを算出するための排気中の残存酸素量Ｏを検出する空燃比センサ（酸素センサ）１８が設けられている。
【００３４】
過給機３のタービン部３ｂは、排気の圧力によって回転動力を発生させるものである。タービン部３ｂは、連結軸３ｃによってコンプレッサ部３ａと連結され、コンプレッサ部３ａに回転動力を伝達可能に構成されている。タービン部３ｂは、排気マニホールド１２が接続されている。また、タービン部３ｂは、図示しない浄化装置等を介して外部に連通されている。
【００３５】
以上より、吸気装置２は、上流側（外部）から過給機３のコンプレッサ部３ａ、給気管４ａ、インタークーラー６、給気マニホールド７が順に接続されている。また、排気装置１１は、上流側（ガスエンジン１）から排気マニホールド１２、過給機３のタービン部３ｂ、図示しない排気管等が順に接続されている。
【００３６】
制御装置であるＥＣＵ１４は、ガスエンジン１の運転を制御するものである。ＥＣＵ１４は、ガスエンジン１の制御を行うための種々のプログラムや目標回転数マップＭ１、目標給気圧マップＭ２、目標ガス差圧マップＭ３、基準開度マップＭ４、第一開度補正マップＭ５等のデータが格納される。ここで、ガス差圧とは、実給気圧Ｐｉと目標ガス圧Ｐｇｔとの差圧をいう。なお、以下の実施形態において、ＥＣＵ１４には各種マップが格納され、これらに基づいて制御を行う構成であるがこれに限定されるものではない。例えば、ＥＣＵ１４は、マップの代わりに演算式によって各数値を算出する構成でもよい。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００３７】
ＥＣＵ１４は、給気弁５ａとバイパス弁５ｂとに接続され、ＥＣＵ１４は、給気弁５ａの開度Ｄを制御することで実給気圧Ｐｉを変更することができる。すなわち、ＥＣＵ１４は、給気弁５ａの開度Ｄ（および／またはバイパス弁５ｂの開度）を制御することでガスエンジン１に供給される給気量を変更することができる。
【００３８】
ＥＣＵ１４は、各ガスインジェクタ８ａに接続され、ガスインジェクタ８ａの燃料ガス噴射時間Ｔを変更することができる。すなわち、ＥＣＵ１４は、ガスインジェクタ８ａによって燃料ガス噴射時間を変更することによりガスエンジン１の稼動を停止したり、燃料ガス量を変更したりすることができる。
【００３９】
ＥＣＵ１４は、レギュレータ１０に接続され、レギュレータ１０の燃料ガス圧の設定圧Ｐｒを変更することができる。すなわち、ＥＣＵ１４は、レギュレータ１０の設定圧Ｐｒを制御することでガスエンジン１に供給される燃料ガス量を変更することができる。
【００４０】
ＥＣＵ１４は、給気圧センサ９に接続され、給気圧センサ９が検出する実給気圧Ｐｉを取得することが可能である。
【００４１】
ＥＣＵ１４は、ガス圧センサ１５に接続され、ガス圧センサ１５が検出する実ガス圧Ｐｇを取得することが可能である。
【００４２】
ＥＣＵ１４は、回転数検出センサ１６に接続され、回転数検出センサ１６が検出するガスエンジン１の実回転数Ｎを取得することができる。
【００４３】
ＥＣＵ１４は、負荷投入を指令するアクセルレバー１７に接続され、アクセルレバー１７からの指令値Ｃを取得することができる。
【００４４】
ＥＣＵ１４は、空燃比センサ１８に接続され、空燃比センサ１８が検出する排気中の残存酸素量Ｏを取得することができる。
【００４５】
ＥＣＵ１４は、発電機１０３に接続され、発電機１０３からの発電電力信号に基づいて実負荷Ｌを取得することができる。
【００４６】
ＥＣＵ１４は、アクセルレバー１７からの指令値Ｃから目標回転数マップＭ１に基づいて目標回転数Ｎｔを算出することができる。
【００４７】
ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌ、図示しない潤滑油温度センサから取得した潤滑油温度、図示しない給気温度センサから取得した給気温度等に基づいて目標給気圧Ｐｉｔを算出することができる。
【００４８】
ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌから目標ガス差圧マップＭ３に基づいて目標ガス差圧Ｐｇｄｔを算出することができる。
【００４９】
ＥＣＵ１４は、取得した実回転数Ｎと算出した目標回転数Ｎｔとからガスインジェクタ８ａの目標ガス噴射時間Ｔｔを算出することができる。
【００５０】
ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した目標給気圧Ｐｉｔとの偏差から基準開度マップＭ４に基づいて給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の基準開度Ｄ０を算出することができる。
【００５１】
ＥＣＵ１４は、取得した目標ガス差圧Ｐｇｄｔと目標ガス噴射時間Ｔｔの変化量から第一開度補正マップＭ５に基づいて給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の第一補正開度ΔＤ１を算出することができる。
【００５２】
ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した目標ガス差圧Ｐｇｄｔとから目標ガス圧Ｐｇｔを算出することができる。
【００５３】
ＥＣＵ１４は、ガスインジェクタ８ａの噴射時間Ｔを算出した目標ガス噴射時間Ｔｔに変更することができる。
【００５４】
ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌから図示しない目標空燃比マップに基づいて目標空燃比λｔを算出することができる。
【００５５】
ＥＣＵ１４は、取得した残存酸素量Ｏから実空燃比λを算出することができる。
【００５６】
ＥＣＵ１４は、レギュレータ１０の現在の設定圧Ｐｒを算出した目標ガス圧Ｐｇｔに変更することができる。
【００５７】
ＥＣＵ１４は、算出した基準開度Ｄ０と算出した第一補正開度ΔＤ１とから、給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度ＤをＤ＝Ｄ０＋ΔＤ１と算出することができる。
【００５８】
次に、図２を用いて、吸気装置２における吸気の流れと排気装置１１における排気の流れとについて説明する。なお、以下の実施形態において、吸気装置２は、給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度が目標給気圧Ｐｉｔと実給気圧Ｐｉとの差圧に基づいて補正される構成を基本構成としたが、目標空燃比λｔと実空燃比λとの差に基づいて補正される構成としてもよい。
【００５９】
図２に示すように、吸気装置２において、外部の空気（吸気）は、過給機３のコンプレッサ部３ａによって吸入されるとともに加圧圧縮される。この際、吸気は、加圧圧縮されることにより圧縮熱が発生し温度が上昇する。コンプレッサ部３ａで加圧圧縮された給気は、過給機３から排出される。
【００６０】
過給機３から排出された給気は、給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）によって流量を調整された後に給気管４ａを介してインタークーラー６に供給される。インタークーラー６に供給された給気は、冷却された後に給気マニホールド７に供給される。また、インタークーラー６に供給された給気は、ガスエンジン１の制御態様によりその一部をバイパス弁５ｂによって流量を調整された後にバイパス管４ｂを介して過給機３に供給される。
【００６１】
給気マニホールド７に供給された給気は、各給気ポート８を介してガスエンジン１の各気筒１ａに供給され。この際、各給気ポート８に備えられているガスインジェクタ８ａから目標給気圧Ｐｉｔに基づいて燃料ガスが噴射される。
【００６２】
排気装置１１において、ガスエンジン１からの排気は、排気マニホールド８と排気マニホールド１２とを介して過給機３のタービン部３ｂに供給される。タービン部３ｂは、排気によって回転される。タービン部３ｂの回転動力は、連結軸３ｃを介してコンプレッサ部３ａに伝達される。タービン部３ｂに供給された排気は、図示しない浄化装置等を介して外部に排出される。
【００６３】
次に図３と図４とを用いて、本発明にガスエンジン１のＥＣＵ１４による空燃比制御にについて説明する。
【００６４】
図３に示すように、ＥＣＵ１４は、実負荷Ｌから目標給気圧Ｐｉｔを算出する。次に、ＥＣＵ１４は、目標給気圧Ｐｉｔと実給気圧Ｐｉとの偏差から基準開度Ｄ０を算出する。平行して、ＥＣＵ１４は、目標ガス差圧Ｐｇｄｔと目標ガス噴射時間Ｔｔとの変化量から第一補正開度ΔＤ１を算出する。そして、ＥＣＵ１４は、基準開度Ｄ０と第一補正開度ΔＤ１とから給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度Ｄを変更する。すなわち、ＥＣＵ１４は、給気量を補正する。一方、ＥＣＵ１４は、レギュレータ１０の設定圧Ｐｒを目標ガス圧Ｐｇｔに変更し、ガスインジェクタ８ａの噴射時間Ｔを目標ガス噴射時間Ｔｔに変更する。
【００６５】
以下では、図４を用いて、ＥＣＵ１４による空燃比制御の制御態様について具体的に説明する。
【００６６】
図４に示すように、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１４は、給気圧センサ９が検出する実給気圧Ｐｉ、回転数検出センサ１６が検出するガスエンジン１の実回転数Ｎ、発電機１０３が検出する実負荷Ｌおよびアクセルレバー１７からの指令値Ｃを取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。
【００６７】
ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１４は、取得した指令値Ｃから目標回転数Ｎｔを算出し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。
【００６８】
ステップＳ１３０において、ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌから目標給気圧Ｐｉｔを算出し、ステップをステップＳ１４０に移行させる。
【００６９】
ステップＳ１４０において、ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌから目標ガス差圧Ｐｇｄｔを算出し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。
【００７０】
ステップＳ１５０において、ＥＣＵ１４は、取得した実回転数Ｎと算出した目標回転数Ｎｔとから目標ガス噴射時間Ｔｔを算出し、ステップをステップＳ１６０に移行させる。
【００７１】
ステップＳ１６０において、ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した目標給気圧Ｐｉｔとの偏差から基準開度Ｄ０を算出し、ステップをステップＳ１７０に移行させる。
【００７２】
ステップＳ１７０において、ＥＣＵ１４は、算出した目標ガス差圧Ｐｇｄｔと算出した目標ガス噴射時間Ｔｔとの変化量から第一補正開度ΔＤ１を算出し、ステップをステップＳ１８０に移行させる。
【００７３】
ステップＳ１８０において、ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した目標ガス差圧Ｐｇｄｔとから目標ガス圧Ｐｇｔを算出し、ステップをステップＳ１９０に移行させる。
【００７４】
ステップＳ１９０において、ＥＣＵ１４は、算出した基準開度Ｄ０と第一補正開度ΔＤ１とから給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度ＤをＤ＝Ｄ０＋ΔＤ１に変更し、算出した目標ガス圧Ｐｇｔからレギュレータ１０の設定圧Ｐｒを目標ガス圧Ｐｇｔに変更し、算出した目標ガス噴射時間Ｔｔからガスインジェクタ８ａの噴射時間Ｔを目標ガス噴射時間Ｔｔに変更しステップをステップＳ１１０に移行させる。
【００７５】
以上のように構成されるガスエンジン１は、給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度Ｄが、実給気圧Ｐｉと目標給気圧Ｐｉｔとの偏差から算出される基準開度Ｄ０、および目標ガス差圧Ｐｇｄｔと目標ガス噴射時間Ｔｔとの変化量とから算出される第一補正開度ΔＤ１に基づいて変更される。つまり、ガスエンジン１は、応答速度が速い燃料ガスの目標ガス差圧Ｐｇｄｔと目標ガス噴射時間Ｔｔとの変化に基づいて給気弁の開度Ｄ、すなわち、給気量が補正されるので、実給気圧Ｐｉの応答速度が改善される。これにより、実負荷Ｌの変動に伴う実空燃比λの変動を抑制することができる。
【００７６】
次に、図５と図６とを用いて、本発明に係るガスエンジの第二実施形態であるガスエンジン１９について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００７７】
ＥＣＵ１４は、ガスエンジン１の制御を行うための種々のプログラムや負荷予測マップＭ６、予測目標噴射マップＭ７、第二開度補正マップＭ８等のデータが格納される。
【００７８】
ＥＣＵ１４は、算出した目標回転数Ｎｔと算出した実負荷Ｌとの一定期間内における集積データから、実験や測定により予め設定された複数の負荷変動パターンからなる負荷予測マップＭ６に基づいて近似する一の負荷変動パターンを選択し、選択した負荷変動パターンに基づいて所定時間後の予測負荷Ｌｐを算出することができる。なお、本実施形態において実験や測定により予め設定された複数の負荷変動パターンから近似する一の負荷変動パターンを選択する構成としたがこれに限定されるものではない。例えば、ＥＣＵ１４は、実負荷から負荷パターンを計算し、計算した負荷変動パターンに基づいて所定時間後の予測負荷Ｌｐを算出する構成でもよい。
【００７９】
ＥＣＵ１４は、予測負荷Ｌｐから予測目標噴射マップＭ７に基づいて予測目標噴射時間Ｔｐを算出すると共に、予測負荷Ｌｐから目標ガス差圧マップＭ３に基づいて目標ガス差圧Ｐｇｄｔの予測負荷Ｌｐによる補正値である予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔを算出することができる。
【００８０】
ＥＣＵ１４は、算出した予測目標噴射時間Ｔｐと予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔとから第二開度補正マップＭ８に基づいて所定時間後に想定される負荷変動を考慮した給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の第三補正開度ΔＤ３を算出することができる。
【００８１】
ＥＣＵ１４は、算出した基準開度Ｄ０と算出した第三補正開度ΔＤ３とから、給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度ＤをＤ＝Ｄ０＋ΔＤ２と算出することができる。
【００８２】
次に、図５と図６を用いて、本発明にガスエンジン１９のＥＣＵ１４による空燃比制御について説明する。
【００８３】
図５に示すように、ＥＣＵ１４は、実負荷Ｌから予測負荷Ｌｐを算出する。ＥＣＵ１４は、基準開度Ｄ０の算出と平行して、予測目標噴射時間Ｔｐと予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔとから所定時間後に想定される負荷変動を考慮した第三補正開度ΔＤ３を算出する。そして、ＥＣＵ１４は、基準開度Ｄ０と第二補正開度ΔＤ２とから給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度Ｄを変更する。
【００８４】
以下では、図６を用いて、ＥＣＵ１４による空燃比制御の制御態様について具体的に説明する。
【００８５】
ステップＳ１５０において、ＥＣＵ１４は、取得した実回転数Ｎと算出した目標回転数Ｎｔとから目標ガス噴射時間Ｔｔを算出し、ステップをステップＳ１５１に移行させる。
【００８６】
ステップＳ１５１において、ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌから予測負荷Ｌｐを算出し、ステップをステップＳ１５２に移行させる。
【００８７】
ステップＳ１５２において、ＥＣＵ１４は、算出した予測負荷Ｌｐから予測目標噴射時間Ｔｐを算出し、ステップをステップＳ１５３に移行させる。
【００８８】
ステップＳ１５３において、ＥＣＵ１４は、算出した予測負荷Ｌｐから予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔを算出し、ステップをステップＳ１６０に移行させる。
【００８９】
ステップＳ１６０において、ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した目標給気圧Ｐｉｔとの偏差から基準開度Ｄ０を算出し、ステップをステップＳ１７１に移行させる。
【００９０】
ステップＳ１７１において、ＥＣＵ１４は、算出した予測目標噴射時間Ｔｐと予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔとの変化量から所定時間後に想定される負荷変動を考慮した第三補正開度ΔＤ３を算出し、ステップをステップＳ１８０に移行させる。
【００９１】
ステップＳ１８０において、ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した目標ガス差圧Ｐｇｄｔとから目標ガス圧Ｐｇｔを算出し、ステップをステップＳ１９１に移行させる。
【００９２】
ステップＳ１９１において、ＥＣＵ１４は、算出した基準開度Ｄ０と第二補正開度ΔＤ２とから給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度ＤをＤ＝Ｄ０＋ΔＤ２に変更し、算出した目標ガス圧Ｐｇｔからレギュレータ１０の設定圧Ｐｒを目標ガス圧Ｐｇｔに変更し、算出した目標ガス噴射時間Ｔｔからガスインジェクタ８ａの噴射時間Ｔを目標ガス噴射時間Ｔｔに変更しステップをステップＳ１１０に移行させる。
【００９３】
以上のように構成されるガスエンジン１９は、基準開度Ｄ０に加えて、予測目標噴射時間Ｔｐと予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔとの変化量から所定時間後に想定される負荷変動を考慮した第三補正開度ΔＤ２に基づいて給気弁（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度Ｄが変更される。つまり、ガスエンジン１は、将来の負荷変動を考慮して、応答速度が速い燃料ガスの予測目標ガス差圧Ｐｇｐｄｔと予測目標噴射時間Ｔｐとから給気弁の開度Ｄ、すなわち、給気量が補正されるので、実給気圧Ｐｉの応答速度が更に改善される。これにより、実負荷Ｌの変動に伴う実空燃比λの変動を抑制することができる。
【００９４】
次に、図７と図８とを用いて、本発明に係るガスエンジの第三実施形態であるガスエンジン２０について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００９５】
ＥＣＵ１４は、取得した実負荷Ｌの一定期間内における集積データから、負荷予測マップＭ６に基づいて負荷変動パターンを選択し、選択した負荷変動パターンに基づいて所定時間後の予測負荷Ｌｐを算出することができる。そして、ＥＣＵ１４は、算出した予測負荷Ｌｐから目標給気圧マップＭ２に基づいて目標給気圧Ｐｉｔの予測負荷Ｌｐによる補正値である予測目標給気圧Ｐｉｐｔを算出することができる。
【００９６】
次に、図７と図８を用いて、本発明にガスエンジン１９のＥＣＵ１４による空燃比制御について説明する。
【００９７】
図７に示すように、ＥＣＵ１４は、実負荷Ｌから予測負荷Ｌｐを算出する。次に、ＥＣＵ１４は、予測負荷Ｌｐから所定時間後に想定される負荷変動を考慮した目標給気圧Ｐｉｔを算出する。次に、ＥＣＵ１４は、目標給気圧Ｐｉｔと実給気圧Ｐｉとの偏差から所定時間後に想定される負荷変動を考慮した基準開度Ｄ０を算出する。
【００９８】
以下では、図８を用いて、ＥＣＵ１４による空燃比制御の制御態様について具体的に説明する。
【００９９】
ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１４は、取得した指令値Ｃから目標回転数Ｎｔを算出し、ステップをステップＳ１５１に移行させる。
【０１００】
ステップＳ１５１において、ＥＣＵ１４は、算出した実負荷Ｌから予測負荷Ｌｐを算出し、ステップをステップＳ１５４に移行させる。
【０１０１】
ステップＳ１５４において、ＥＣＵ１４は、算出した予測負荷Ｌｐから予測目標給気圧Ｐｉｐｔを算出し、ステップをステップＳ１６１に移行させる。
【０１０２】
ステップＳ１６１において、ＥＣＵ１４は、取得した実給気圧Ｐｉと算出した予測目標給気圧Ｐｉｐｔとの偏差から基準開度Ｄ０を算出し、ステップをステップＳ１９２に移行させる。
【０１０３】
ステップＳ１９２において、ＥＣＵ１４は、算出した基準開度Ｄ０から給気弁５ａ（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度ＤをＤ＝Ｄ０に変更し、ステップをステップＳ１１０に移行させる。
【０１０４】
以上のように構成されるガスエンジン２０は、予測負荷Ｌｐから所定時間後に想定される負荷変動を考慮した予測目標給気圧Ｐｉｐｔと実給気圧Ｐｉとの偏差から算出される基準開度Ｄ０に基づいて給気弁の開度Ｄが変更される。つまり、ガスエンジン１は、将来の負荷変動を考慮して予測目標給気圧Ｐｉｐｔから給気弁（またバイパス弁５ｂの少なくとも一方）の開度Ｄ、すなわち、給気量が補正されるので、実給気圧Ｐｉの応答速度が改善される。これにより、実負荷Ｌの変動に伴う実空燃比λの変動を抑制することができる。
【０１０５】
なお、本発明において、第一実施形態であるガスエンジン１と、第二実施形態であるガスエンジン１９、第三実施形態であるガスエンジン２０を別個の構成としたが、負荷の状態に応じて各実施形態における制御態様を切り換える構成でもよい。
【０１０６】
ガスエンジンのＥＣＵには、各実施形態における制御態様についての制御プログラムやマップが格納されている。そして、ＥＣＵは、外部スイッチや通信等を介した手動による切り替え、各種センサの故障検知に伴う自動切り替え、負荷率と予測負荷荷率との瞬時誤差または過去の誤差に基づく自動切り替え、ＧＰＳから取得した位置情報に基づく自動切り替えを行うことができるように構成されている。
【符号の説明】
【０１０７】
１      ガスエンジン
５      給気弁
Ｐｉ    実給気圧
Ｐｉｔ  目標給気圧
Ｐｇｔ  目標ガス圧
Ｔｔ    目標ガス噴射時間
Ｄ      開度
λｔ    目標空燃比
【図１】
2015137641.tif 000003
【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】
2015137641.tif 000008
【図７】
2015137641.tif 000009
【図８】
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