(57)【要約】【課題】  ガスエンジンコージェネレーションシステムまたはＧＨＰに使用されるガスエンジンの効率を向上することができるガスエンジンの制御装置を提供すること。【解決手段】  エンジン制御装置３０は、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジン１１の回転数に対する出力特性に基づいて、要求電気エネルギー量Ｈに相当する電気エネルギー量をガスエンジンコージェネレーションシステム１が生成できるように、ガスエンジン１１の回転数を制御する回転数制御部３１と、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ以上である場合にガスエンジン１１の運転状態がミラーサイクル運転となり、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ未満である場合にガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転となるように、ガスエンジン１１の運転状態を制御する運転状態制御部３２とを備える。【選択図】  図８
2015071982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成するガスエンジンコージェネレーションシステムに使用され、膨張比と圧縮比が等しくなるような熱力学的サイクルを実現するノーマルサイクル運転と膨張比が圧縮比よりも大きくなるような熱力学的サイクルを実現するミラーサイクル運転とに運転状態を切換可能であり、駆動出力が電気エネルギーに利用されるとともに排熱が熱エネルギーに利用されるガスエンジンの制御装置であって、
ミラーサイクル運転時における前記ガスエンジンの回転数に対する出力特性に基づいて、前記ガスエンジンコージェネレーションシステムへの要求電気エネルギー量に相当する電気エネルギー量を前記ガスエンジンコージェネレーションシステムが生成できるように、前記ガスエンジンの回転数を制御する回転数制御部と、
前記回転数制御部により制御された回転数で前記ガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合に前記ガスエンジンコージェネレーションシステムが生成すると予測される予測熱エネルギー量が前記ガスエンジンコージェネレーションシステムへの要求熱エネルギー量以上である場合に前記ガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転となり、前記予測熱エネルギー量が前記要求熱エネルギー量未満である場合に前記ガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転となるように、前記ガスエンジンの運転状態を制御する運転状態制御部と、
を備える、ガスエンジンの制御装置。
【請求項２】
ガスヒートポンプに使用され、膨張比と圧縮比が等しい熱力学的サイクルを実現するノーマルサイクル運転と膨張比が圧縮比よりも大きい熱力学的サイクルを実現するミラーサイクル運転とに運転状態を切換可能であり、駆動出力及び排熱が空調エネルギーに利用されるガスエンジンの制御装置であって、
ミラーサイクル運転時における前記ガスエンジンの回転数に対する出力特性に基づいて、前記ガスヒートポンプへの要求空調エネルギー量に相当する空調エネルギーを前記ガスヒートポンプが生成するように、前記ガスエンジンの回転数を制御する回転数制御部と、
前記ガスヒートポンプの運転状態が大きな空調エネルギー量が必要な運転状態として予め定められた特定運転状態であるときに前記ガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転となり、前記ガスヒートポンプの運転状態が前記特定運転状態でないときに前記ガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転となるように、前記ガスエンジンの運転状態を制御する運転状態制御部と、
を備える、ガスエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガスエンジンの制御装置において、
前記特定運転状態は、前記ガスヒートポンプの運転が開始されてから所定の時間内である初期運転状態、外気温が予め定められた温度以下であるときに前記ガスヒートポンプが暖房運転を実行する低温暖房運転状態、前記ガスヒートポンプが除霜運転を実行する除霜運転状態、のいずれかである、ガスエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスエンジンの制御装置において、
前記ガスエンジンは、カムシャフトに取付けられ吸気バルブを作動させるための吸気用ノーマルカムおよび吸気用ミラーカムを有するカムユニットと、前記吸気バルブと前記カムユニットとの接続状態を、前記ノーマルカムのカムプロフィルに従って前記吸気バルブが作動するノーマル接続状態と前記ミラーカムのカムプロフィルに従って前記吸気バルブが作動するミラー接続状態とに切り換えることができるように作動する切換機構とを備え、
前記ノーマルカムは、そのカムプロフィルに従って前記吸気バルブが作動した場合に前記ガスエンジンの運転状態が前記ノーマルサイクル運転となるように構成され、
前記ミラーカムは、そのカムプロフィルに従って前記吸気バルブが作動した場合に前記ガスエンジンの運転状態が前記ミラーサイクル運転となるように構成され、
前記運転状態制御部は、前記切換機構の作動を制御することにより、前記ガスエンジンの運転状態を制御する、ガスエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスエンジンの制御装置に関し、特に、ガスエンジンコージェネレーションシステムまたはガスヒートポンプに使用されるガスエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンコージェネレーションシステムは、ガスエンジンの駆動出力（回転出力）を利用して発電機を駆動させることによって電気エネルギーを生成するとともに、ガスエンジンの排熱を利用（回収）することによって熱エネルギーを生成する。特許文献１、２は、蓄熱式ガスエンジンコージェネレーションシステムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９３９９８号公報
【特許文献２】特開平３−９９１４２号公報
【発明の概要】
【０００４】
（発明が解決しようとする課題）
ガスエンジンコージェネレーションシステムに使用されるガスエンジンは、通常は、一定の電気エネルギー量を取り出すことができるように一定のエンジン回転数で運転される。しかしながら、電気負荷からガスエンジンコージェネレーションシステムに要求される電気エネルギー量（要求電気エネルギー量）は変動する。そこで、生成した電気エネルギー量が要求電気エネルギー量よりも多いときには、余剰の電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、変換した熱エネルギーを熱負荷に供給するように構成されたガスエンジンコージェネレーションシステムが提案される。しかし、熱負荷からガスエンジンコージェネレーションシステムに要求される熱エネルギー量（要求熱エネルギー量）が少ないとき、あるいは熱エネルギーが不必要であるときには、変換した熱エネルギーは無駄に消費される。つまり、生成した電気エネルギー量が要求電気エネルギー量よりも多く、且つ熱エネルギーが要求されていない状況においては、従来のガスエンジンコージェネレーションシステムは効率の悪い運転を強いられる。
【０００５】
上記のような状況を回避するため、要求電気エネルギー量に見合うだけの電気エネルギーを生成するようにガスエンジンのエンジン回転数を制御することが考えられる。しかし、安定した発電出力を継続的に供給するための回転数の下限が存在する。したがって、下限の回転数でガスエンジンを運転したときに生成される電気エネルギー量よりも要求電気エネルギー量が小さい場合には、ガスエンジンの運転効率が悪化する。そこで、ガスエンジンの負荷率を下げ、ガスエンジンを部分負荷運転することが考えられるが、一般にエンジンの部分負荷運転は効率が悪いので、高効率での運転ができない。
【０００６】
また、ガスエンジンは、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）にも使用される。ＧＨＰに使用されるガスエンジンの回転数は、運転状況や空調負荷変動に応じて変動する。この場合も上記の状況と同じように、効率の悪い部分負荷運転を行う状況が発生するため、やはり十分に効率を向上させることはできない。
【０００７】
本発明は、ガスエンジンコージェネレーションシステムまたはＧＨＰに使用されるガスエンジンを高効率に運転することができ、なおかつ要求されるエネルギーを供給することができるようにガスエンジンを制御するガスエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
（課題を解決するための手段）
本発明は、電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成するガスエンジンコージェネレーションシステムに使用され、膨張比と圧縮比が等しくなるような熱力学的サイクルを実現するノーマルサイクル運転と膨張比が圧縮比よりも大きくなるような熱力学的サイクルを実現するミラーサイクル運転とに運転状態を切換可能であり、駆動出力が電気エネルギーに利用されるとともに排熱が熱エネルギーに利用されるガスエンジンの制御装置であって、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジンの回転数に対する出力特性に基づいて、ガスエンジンコージェネレーションシステムへの要求電気エネルギー量に相当する電気エネルギー量をガスエンジンコージェネレーションシステムが生成できるように、ガスエンジンの回転数を制御する回転数制御部と、回転数制御部により制御された回転数でガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合にガスエンジンコージェネレーションシステムが生成すると予測される予測熱エネルギー量がガスエンジンコージェネレーションシステムへの要求熱エネルギー量以上である場合にガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転となり、予測熱エネルギー量が要求熱エネルギー量未満である場合にガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転となるように、ガスエンジンの運転状態を制御する運転状態制御部と、を備える、ガスエンジンの制御装置を提供する。この場合、前記回転数制御部は、要求電気エネルギー量が大きいほど回転数が高くなるように、ガスエンジンの回転数を制御するとよい。
【０００９】
本発明によれば、ガスエンジンの回転数が、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジンの回転数−出力特性に基づいて、コージェネレーションシステムが要求電気エネルギー量に相当する電気エネルギー量を生成できるように制御される。また、ガスエンジンの運転状態が、回転数制御部により制御された回転数でガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合にコージェネレーションシステムが生成すると予測される予測熱エネルギー量と、実際にガスエンジンコージェネレーションシステムに要求されている熱エネルギー量（要求熱エネルギー量）とに基づいて制御される。具体的には、予測熱エネルギー量が要求熱エネルギー量以上の場合にガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転にされ、予測熱エネルギー量が要求熱エネルギー量未満の場合にガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転にされる。
【００１０】
つまり、回転数制御部により制御された回転数でガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合に生成される熱エネルギーによってコージェネレーションシステムに要求されている熱エネルギーに相当する熱エネルギーを熱負荷に供給できるのであれば、運転状態がミラーサイクル運転にされる。この場合、運転状態がミラーサイクル運転であるので、エンジン効率（熱効率）が向上する。また、ミラーサイクル運転はノーマルサイクル運転と比較して出力が小さいので、回転数制御のみで小さい要求電気エネルギー量に見合った電気エネルギー量をコージェネレーションシステムから電気負荷に供給することができ、効率の悪い部分負荷運転を回避することができる。一方、回転数制御部により制御された回転数でガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合に生成される熱エネルギーによって、要求熱エネルギーに相当する熱エネルギーを供給できない場合には、運転状態がノーマルサイクル運転にされる。この場合、運転状態がノーマルサイクル運転であるので、エンジン効率は低下するが、排熱量が増加するために、要求熱エネルギー量に見合うだけの熱エネルギーが生成される。すなわち、本発明によれば、要求電気エネルギー量に応じて制御された回転数でミラーサイクル運転を行うことによる効率的なガスエンジンの運転と、ノーマルサイクル運転を行うことによる十分な熱エネルギーの供給とを両立させることができる。
【００１１】
また、本発明は、ガスヒートポンプに使用され、膨張比と圧縮比が等しい熱力学的サイクルを実現するノーマルサイクル運転と膨張比が圧縮比よりも大きい熱力学的サイクルを実現するミラーサイクル運転とに運転状態を切換可能であり、駆動出力及び排熱が空調エネルギーに利用されるガスエンジンの制御装置であって、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジンの回転数に対する出力特性に基づいて、ガスヒートポンプへの要求空調エネルギー量に相当する空調エネルギーをガスヒートポンプが生成するように、ガスエンジンの回転数を制御する回転数制御部と、ガスヒートポンプの運転状態が大きな空調エネルギー量が必要な運転状態として予め定められた特定運転状態であるときにガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転となり、ガスヒートポンプの運転状態が特定運転状態でないときにガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転となるように、ガスエンジンの運転状態を制御する運転状態制御部と、を備える、ガスエンジンの制御装置を提供する。この場合、前記回転数制御部は、要求空調エネルギー量が大きいほど回転数が高くなるように、ガスエンジンの回転数を制御するとよい。
【００１２】
本発明によれば、ガスエンジンの回転数が、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジンの回転数−出力特性に基づいて、ガスヒートポンプが要求空調エネルギー（ガスヒートポンプに要求されている空調エネルギー）に相当する空調エネルギーを生成できるように制御される。また、ガスエンジンの運転状態が、ガスヒートポンプの運転状態に基づいて制御される。具体的には、ガスヒートポンプの運転状態が特定運転状態（大きな空調エネルギー量が必要な運転状態）である場合にはガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転にされ、特定運転状態でない場合にはガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転にされる。
【００１３】
したがって、基本的には要求空調エネルギー量に応じて回転数が制御されたミラーサイクル運転が実現されるため、効率的にガスエンジンを運転させることができる。しかしながら、ガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合、ノーマルサイクル運転の場合よりもエンジン効率は高まるが駆動出力は低下する。このためガスヒートポンプが大きな空調エネルギーを必要としている場合、制御された回転数でミラーサイクル運転させていては、必要な空調エネルギーを作り出すだけの駆動出力を得られない虞が有る。そこで、本発明では、ガスヒートポンプの運転状態が特定運転状態（大きな空調エネルギーを必要とする運転状態）であるときには、運転状態をノーマルサイクル運転にする。これにより、駆動出力が増加するとともに排熱量も増加して、必要とする空調エネルギーを作り出すだけの駆動出力を得ることができる。すなわち、本発明によれば、要求空調エネルギー量に応じて制御された回転数でミラーサイクル運転を行うことによる効率的なガスエンジンの運転と、特定運転状態であるときにノーマルサイクル運転を行うことによる十分な空調エネルギーの供給とを両立させることができる。
【００１４】
前記特定運転状態は、ガスヒートポンプの運転が開始されてから所定の時間内である初期運転状態、外気温が予め予め定められた温度以下であるときにガスヒートポンプが暖房運転を実行する低温暖房運転状態、ガスヒートポンプが除霜運転を実行する除霜運転状態、のいずれかであるのがよい。ガスヒートポンプの運転状態が上記した運転状態のいずれかである場合、ガスエンジンをミラーサイクル運転させていては、十分な空調エネルギーを得ることができない。したがって、このようなときにガスエンジンをノーマルサイクル運転させることによって、必要な空調エネルギーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態のガスエンジンを使用するガスエンジンコージェネレーションシステム１の全体図である。
【図２】第１実施形態のガスエンジン内のカムシャフト付近の構成を示す概略図である。
【図３】第１実施形態のガスエンジン内のカムシャフト付近の構成を示す概略図である。
【図４】第１実施形態のガスエンジンの排気バルブおよび吸気バルブのリフト量の変化を示すグラフである。
【図５】エンジン制御装置の構成を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る回転数制御部が実行する回転数制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係るガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図である。
【図８】第１実施形態に係る運転状態制御部が実行する運転状態制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態のガスエンジン内のカムシャフト付近の構成を示す概略図である。
【図１０】第２実施形態のガスエンジンの排気バルブおよび吸気バルブのリフト量の変化を示すグラフである。
【図１１】第２実施形態に係る運転状態制御部が実行する運転状態制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】第３実施形態に係るＧＨＰ（ガスヒートポンプ）の全体構成を示す概略図である。
【図１３】第３実施形態に係る回転数制御部が実行する回転数制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】第３実施形態に係るガスエンジンをミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図である。
【図１５】第３実施形態に係る運転状態制御部が実行する運転状態制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るガスエンジンを使用するガスエンジンコージェネレーションシステム１の全体図である。このガスエンジンコージェネレーションシステム１は、例えば家庭、飲食店あるいは福祉施設等に設置され、ガスエンジンの駆動により電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する。そして、生成した電気エネルギーおよび熱エネルギーを電気利用機器（電気負荷）や熱利用機器（熱負荷）に供給する。図１に示すように、ガスエンジンコージェネレーションシステム１は、コージェネレーションユニット１０と、排熱回収ユニット２０と、エンジン制御装置３０とを備える。
【００１７】
コージェネレーションユニット１０は、ガスエンジン１１と、発電機１２と、インバータ１３と、エンジン冷却水回路１４と、ポンプ１５と、エンジン排熱交換器１６とを備える。
【００１８】
ガスエンジン１１は単気筒の小型エンジンである。燃料ガスとして例えばプロパンガスを用いることができる。ガスエンジン１１に回転数センサ１１ａが取り付けられる。この回転数センサ１１ａはガスエンジン１１のエンジン回転数Ｒを検出し、検出したエンジン回転数Ｒを表す情報をエンジン制御装置３０に出力する。
【００１９】
発電機１２はガスエンジン１１の出力軸に連結されており、ガスエンジン１１の駆動により作動して発電するように構成される。発電機１２で生成された直流電力（電気エネルギー）はインバータ１３により交流に変換される。
【００２０】
インバータ１３により直流から交流に変換された電力は、例えば家庭内の分電盤４１に供給される。なお、分電盤４１には商用電源からの交流電力も供給される。この分電盤４１から各電気利用機器（電気負荷）Ｅ１〜Ｅ６に電力が供給される。インバータ１３と分電盤４１とを接続する電気配線を流れる電流は、電力測定器４２で検出される。電力測定器４２は、検出した電流からガスエンジンコージェネレーションシステム１に要求される電気エネルギー量（要求電気エネルギー量）Ｅを計算し、計算した要求電気エネルギー量Ｅの大きさを表す情報をエンジン制御装置３０に出力する。
【００２１】
エンジン冷却水回路１４は内部に冷却水が充填された配管により構成される。エンジン冷却水回路１４はガスエンジン１１内に形成された冷却水通路に接続される。このエンジン冷却水回路１４にポンプ１５およびエンジン排熱交換器１６が接続される。ポンプ１５が駆動すると、エンジン冷却水回路１４内の冷却水がガスエンジン１１を通過してガスエンジン１１を冷却するとともに、ガスエンジン１１から排出される排気ガスの熱を吸収する。ガスエンジン１１を冷却し且つ排気ガスの熱を吸収して加熱した冷却水は、エンジン排熱交換器１６に導入され、このエンジン排熱交換器１６内で、後述する排熱回収回路２３内を流れる冷媒に熱を受け渡す。
【００２２】
排熱回収ユニット２０は、温水タンク２１と、温水供給装置２２と、排熱回収回路２３とを備える。温水タンク２１内には水道水等の水が供給される。排熱回収回路２３は内部に冷媒が充填された配管により構成される。この排熱回収回路２３はコージェネレーションユニット１０内のエンジン排熱交換器１６に接続されるとともに、一部が温水タンク２１内を通過する。また、排熱回収回路２３にはポンプ２４が接続される。ポンプ２４が駆動することにより、排熱回収回路２３内を冷媒が流れてエンジン排熱交換器１６に導入される。このエンジン排熱交換器１６内では、前述したように、ガスエンジン１１を冷却して加熱した冷却水からの熱が排熱回収回路２３内の冷媒に受け渡される。これにより冷媒が加熱される。こうして加熱された冷媒が排熱回収回路２３内を流れて温水タンク２１内を通過することにより、温水タンク２１内の水が加熱される。このようにして、ガスエンジン１１の排熱を回収することによって熱エネルギーが生成される。
【００２３】
温水タンク２１は温水供給装置２２に接続される。温水供給装置２２は配管等を介して家庭内の熱利用機器Ｈ１（例えば床暖房装置）に接続される。したがって、温水タンク２１内の温水は、温水供給装置２２を介して家庭内の熱利用機器Ｈ１に供給される。温水供給装置２２は例えば給湯器であってもよい。また、温水供給装置２２は、家庭内の熱利用機器Ｈ１からガスエンジンコージェネレーションシステム１に要求される熱エネルギー量（要求熱エネルギー量）Ｈを計算し、計算した要求熱エネルギー量Ｈの大きさを表す情報をエンジン制御装置３０に出力する。
【００２４】
ところで、コージェネレーションユニット１０内のガスエンジン１１は、その運転状態がノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転とに切り換えることが可能であるように構成される。「ノーマルサイクル運転」とは、膨張比と圧縮比が等しくなるような熱力学的サイクルを実現する運転状態であり、「ミラーサイクル運転」とは、膨張比が圧縮比よりも大きい熱力学的サイクルを実現する運転状態である。本実施形態では、ガスエンジン１１内の吸気バルブの開閉タイミングがノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転とで異なるように、ガスエンジン１１が構成される。したがって、ノーマルサイクル運転時に吸気バルブをリフトさせるために使用するカム（ノーマルカム）と、ミラーサイクル運転時に吸気バルブをリフトさせるために使用するカム（ミラーカム）がそれぞれ必要である。また、これらのカムを切り換える切換機構が必要である。
【００２５】
図２および図３は、ガスエンジン１１内のカムシャフト付近の構成を示す概略図である。図２および図３に示すように、ガスエンジン１１内にはカムシャフト８１が回転可能に配設される。カムシャフト８１はガスエンジン１１の出力軸の回転に連動して回転する。カムシャフト８１にカムユニット８２が取り付けられる。カムユニット８２は、吸気用ミラーカム８３、吸気用ノーマルカム８４、排気用カム８５を有し、これらのカムがそれぞれカムシャフト８１の軸方向に沿って並ぶように設けられる。これらのカム８３，８４，８５は、カムシャフト８１と一体的に回転する。また、カムシャフト８１と平行にロッカーシャフト８６がガスエンジン１１内に配設される。ロッカーシャフト８６に、第１ローラーロッカーアーム８７１、第２ローラーロッカーアーム８７２、第３ローラーロッカーアーム８７３が揺動可能に取り付けられる。これらのローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３は、ロッカーシャフト８６の軸方向に沿って並ぶように設けられる。第１ローラーロッカーアーム８７１のローラＲ１が吸気用ミラーカム８３のカム面に対面接触し、第２ローラーロッカーアーム８７２のローラＲ２が吸気用ノーマルカム８４のカム面に対面接触し、第３ローラーロッカーアーム８７３のローラＲ３が排気用カム８５のカム面に対面接触するように、それぞれのローラーロッカーアームがロッカーシャフト８６に取り付けられる。
【００２６】
また、第１ローラーロッカーアーム８７１に吸気用プッシュロッド８８が取付けられ、第３ローラーロッカーアーム８７３に排気用プッシュロッド８９が取り付けられる。吸気用プッシュロッド８８の動作に連動してガスエンジン１１内の吸気バルブ９０が動作し、排気用プッシュロッド８９の動作に連動してガスエンジン１１内の排気バルブ９１が動作する。
【００２７】
第１ローラーロッカーアーム８７１および第２ローラーロッカーアーム８７２には、互いに対面するようにそれぞれの対向側面に開口する穴が形成されている。したがって、これらの穴によって、カムシャフト８１の軸方向に延びた通路８７６が形成される。この通路８７６内に切換機構としてのピン８７７が挿入される。
【００２８】
ピン８７７は、図示しない油圧回路からの油圧力を受けて、通路８７６内での位置を変化することができるように構成される。具体的には、ピン８７７は、図２に示すように第１ローラーロッカーアーム８７１と第２ローラーロッカーアーム８７２とに跨るように、第１ローラーロッカーアーム８７１内の穴と第２ローラーロッカーアーム８７２内の穴の双方に挿入された位置（ノーマル位置）と、図３に示すように、ピン８７７が全て第１ローラーロッカーアーム８７１内の穴に挿入され第２ローラーロッカーアーム８７２内の穴には挿入されていない位置（ミラー位置）とに変位可能にされる。
【００２９】
本実施形態において、吸気バルブ９０は吸気用ミラーカム８３と吸気用ノーマルカム８４のいずれか一方のカムプロフィルに従って作動し、排気バルブ９１は排気用カム８５のカムプロフィルに従って作動する。図４は、本実施形態に係るガスエンジン１１の排気バルブ９１および吸気バルブ９０のリフト量の変化を示すグラフである。図４の横軸がクランク角であり、縦軸がリフト量である。また、曲線Ａは、排気用カム８５のカムプロフィルに従って排気バルブ９１が作動した場合における排気バルブ９１のリフト量の変化を表す。曲線Ｂは、吸気用ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０のリフト量の変化（ノーマルプロフィル）を表す。曲線Ｃは、吸気用ミラーカム８３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０のリフト量の変化（ミラープロフィル）を表す。
【００３０】
図４に示すように、吸気用ミラーカム８３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合は、吸気用ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合に比べ、開弁時間が短い。つまり、吸気用ミラーカム８３を使用した場合は、吸気用ノーマルカム８４を使用した場合に比べ、吸気バルブ９０が早く閉じる。従って、燃焼室内での圧縮行程が短縮される。これにより、膨張比が圧縮比よりも大きいミラーサイクルが実現される。一方、吸気用ノーマルカム８４を使用した場合は、圧縮行程における圧縮比と膨張行程における膨張比がほぼ等しくされる。これにより、圧縮比と膨張比とがほぼ等しいノーマルサイクルが実現される。
【００３１】
また、図４からわかるように、ミラープロフィルはノーマルプロフィルに包含されている。つまり、ミラープロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量は、ノーマルプロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量よりも、常に小さい。
【００３２】
ここで、第１ローラーロッカーアーム８７１は吸気用ミラーカム８３の回転に伴う作動力を受け、第２ローラーロッカーアーム８７２は吸気用ノーマルカム８４の回転に伴う作動力を受けるが、このとき図２に示すようにピン８７７がノーマル位置にある場合、第１ローラーロッカーアーム８７１はピン８７７を介して第２ローラーロッカーアーム８７２に連結される。そのため第１ローラーロッカーアーム８７１は第２ローラーロッカーアーム８７２と連動して動作する。つまり、第１ローラーロッカーアーム８７１は吸気用ノーマルカム８４の回転に伴う作動力をも受ける。上記のようにミラープロフィルはノーマルプロフィルに包含されているので、ピン８７７がノーマル位置にある場合には、結局ノーマルプロフィルが優先される。そして、第１ローラーロッカーアーム８７１および吸気用プッシュロッド８８は吸気用ノーマルカム８４の回転に伴う作動力により揺動する。すなわち、ピン８７７がノーマル位置にある場合、吸気バルブ９０とカムユニット８２の接続状態が、吸気用ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動するノーマル接続状態とされる。このためガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転にされる。
【００３３】
一方、図３に示すようにピン８７７がミラー位置にある場合、第１ローラーロッカーアーム８７１と第２ローラーロッカーアーム８７２はそれぞれ別々に動作する。したがって、第１ローラーロッカーアーム８７１および吸気用プッシュロッド８８は吸気用ミラーカム８３の回転に伴う作動力により揺動する。すなわち、ピン８７７がミラー位置にある場合、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態が、吸気用ミラーカム８３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動するミラー接続状態とされる。このためガスエンジンの運転状態がミラーサイクル運転にされる。
【００３４】
このように、ピン８７７は、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態を、ノーマル接続状態とミラー接続状態とに切り換えることができるように作動する。そして、本実施形態に係るガスエンジン１１の運転状態は、ピン８７７の位置をノーマル位置かミラー位置かに切り換えることにより、ノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転とに切り換えることができるように構成される。ピン８７７の位置の制御、すなわち吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態、さらに言えばガスエンジン１１の運転状態は、エンジン制御装置３０により制御される。
【００３５】
エンジン制御装置３０は、ＣＰＵ,ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータにより構成される。上述のように、エンジン制御装置３０には、要求電気エネルギー量Ｅを表す情報が電力測定器４２から入力され、ガスエンジン１１のエンジン回転数Ｒを表す情報が回転数センサ１１ａから入力され、要求熱エネルギー量Ｈの大きさを表す情報が温水供給装置２２から入力される。エンジン制御装置３０は入力された情報に基づいて、ガスエンジン１１のエンジン回転数および運転状態を制御する。図５は、エンジン制御装置３０の機能のうち、本実施形態に関連する部分のみを示すブロック図である。図５に示すように、エンジン制御装置３０は、回転数制御部３１と運転状態制御部３２とを有する。回転数制御部３１はガスエンジン１１のエンジン回転数を制御する。運転状態制御部３２は、ガスエンジン１１の運転状態、具体的にはノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転との切換（すなわちピン８７７の位置の切換）を制御する。
【００３６】
上記構成のガスエンジンコージェネレーションシステム１において、上記したように、ガスエンジン１１が駆動すると、それに伴って発電機１２が発電し、発電機１２で生成された電気エネルギーが家庭内の電気利用機器Ｅ１〜Ｅ６に供給される。また、ガスエンジン１１の駆動に伴い発生する熱を回収することにより生成された熱エネルギーが温水として家庭内の熱利用機器（熱負荷）Ｈ１に供給される。
【００３７】
ガスエンジン１１の駆動中、エンジン制御装置３０の回転数制御部３１が回転数制御ルーチンを実行する。図６は、回転数制御部３１が実行する回転数制御ルーチンを示すフローチャートである。回転数制御ルーチンが起動すると、回転数制御部３１は、まず図６のステップ（以下、ステップをＳと略記する）１１にて、電力測定器４２から入力した要求電気エネルギー量Ｅを読み出す。次いで、発電機１２が要求電気エネルギー量Ｅに相当する電気エネルギー量を発電するために必要とされるガスエンジン１１の駆動出力（必要駆動出力）Ｔを計算する（Ｓ１２）。続いて回転数制御部３１は、ガスエンジン１１をミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図を参照して、必要駆動出力Ｔに対応するエンジン回転数を要求回転数Ｒｒとして計算する（Ｓ１３）。
【００３８】
図７は、ガスエンジン１１をミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図である。図７に示すように、回転数が増加するにつれて、駆動出力も増加する。回転数制御部３１は、このような特性線図を参照して、必要駆動出力Ｔに対応する要求回転数Ｒｒを計算する。
【００３９】
回転数制御部３１は、Ｓ１３にて要求回転数Ｒｒを計算した後に、計算した要求回転数Ｒｒをガスエンジン１１に出力する（Ｓ１４）。これによりガスエンジン１１のエンジン回転数が要求回転数Ｒｒに一致するようにガスエンジン１１のエンジン回転数が制御される。その後、回転数制御部３１はこのルーチンを終了する。
【００４０】
上記のようにして回転数制御部３１が回転数制御ルーチンを実行することにより、ガスエンジンコージェネレーションシステム１に要求されている電気エネルギー量Ｅの大きさに応じてガスエンジン１１のエンジン回転数が変化する。具体的には、要求電気エネルギー量Ｅが小さくなるにつれてエンジン回転数が低くなるように、ガスエンジン１１のエンジン回転数が制御される。したがって、要求電気エネルギー量Ｅの大きさに見合った発電量を得ることができ、無駄な発電を抑えることができる。このためエンジン効率を高めることができる。
【００４１】
また、ガスエンジン１１の駆動中、エンジン制御装置３０の運転状態制御部３２が運転状態制御ルーチンを実行する。図８は、運転状態制御部３２が実行する運転状態制御ルーチンを示すフローチャートである。運転状態制御ルーチンが起動すると、運転状態制御部３２は、まず図８のＳ２１にて、経過時間ｔが基準時間ｔ０よりも大きいか否かを判断する。ここで、経過時間ｔとは、ガスエンジン１１が始動してからの経過時間である。また、基準時間ｔ０は、ガスエンジン１１が始動してから安定するまでに要する時間として予め定められる。
【００４２】
経過時間ｔが基準時間ｔ０以下である場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、すなわちガスエンジン１１が始動の初期段階であって十分に温められていない（安定していない）場合、運転状態制御部３２はＳ２６に処理を進める。Ｓ２６では、ノーマル運転信号がガスエンジン１１に出力される。これによりガスエンジン１１内のピン８７７がノーマル位置に位置するように、ピン８７７の位置が制御される。このためガスエンジン１１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００４３】
また、経過時間ｔが基準時間ｔ０よりも大きい場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、すなわちガスエンジン１１が既に十分に温められている（安定している）場合、運転状態制御部３２はＳ２２に処理を進める。Ｓ２２では、運転状態制御部３２は、温水供給装置２２から入力された要求熱エネルギー量Ｈを読み出す。次いで、運転状態制御部３２は、予測熱エネルギー量Ｈ１を計算する（Ｓ２３）。予測熱エネルギー量とは、回転数制御部３１により制御されているエンジン回転数でガスエンジン１１をミラーサイクル運転させた場合に、コージェネレーションシステム１にて生成される熱エネルギー量の予測値である。予測熱エネルギー量Ｈ１の計算は、例えば、予め、ミラーサイクル運転させているガスエンジン１１の回転数と排熱量との関係を調査しておき、その調査結果に基づいて計算することができる。
【００４４】
Ｓ２３にて予測熱エネルギー量Ｈ１を計算した後は、運転状態制御部３２は、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈよりも大きいか否かを判断する（Ｓ２４）。予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ以上であると判断した場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、運転状態制御部３２はＳ２５に処理を進める。Ｓ２５では、ミラー運転信号がガスエンジン１１に出力される。これによりガスエンジン１１内のピン８７７がミラー位置に位置するように、ピン８７７の位置が制御される。このためガスエンジン１１の運転状態がミラーサイクル運転にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００４５】
また、Ｓ２４にて、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ未満であると判断した場合（Ｓ２４：Ｎｏ）、運転状態制御部３２はＳ２６に処理を進める。Ｓ２６では、ノーマル運転信号がガスエンジン１１に出力される。これによりガスエンジン１１内のピン８７７がノーマル位置に位置するように、ピン８７７の位置が制御される。このためガスエンジン１１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００４６】
回転数制御部３１および運転状態制御部３２が上述の制御を実行する結果、要求電気エネルギー量Ｅが小さいほどエンジン回転数Ｒが小さくなるようにエンジン回転数が制御されるとともに、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ以上である場合にガスエンジン１１がミラーサイクル運転され、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ未満である場合にガスエンジン１１がノーマルサイクル運転される。
【００４７】
つまり、エンジン制御装置３０が上記したようなガスエンジン１１の制御を実行することにより、回転数制御部３１により制御された回転数でガスエンジン１１をミラーサイクル運転させた場合に生成される熱エネルギーによってコージェネレーションシステム１に要求されている熱エネルギーに相当する熱エネルギーを供給できるのであれば、運転状態がミラーサイクル運転にされる。この場合、運転状態がミラーサイクル運転であるので、エンジン効率が向上する。一方、回転数制御部３１により制御された回転数でガスエンジン１１をミラーサイクル運転させた場合に生成される熱エネルギーによって、要求熱エネルギーに相当する熱エネルギーを供給できない場合には、運転状態がノーマルサイクル運転にされる。この場合、運転状態がノーマルサイクル運転であるので、エンジン効率は低下するが、排熱量が増加するために、要求熱エネルギー量に見合うだけの熱エネルギーが生成される。すなわち、本実施形態によれば、要求電気エネルギー量に応じて制御された回転数でミラーサイクル運転を行うことによる効率的なガスエンジン１１の運転と、ノーマルサイクル運転を行うことによる十分な熱エネルギーの供給とを両立させることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
上記第１実施形態においては、ガスエンジン１１内に１つの吸気用ミラーカム８３が設けられている例を説明したが、ガスエンジン１１内に複数（例えば３つ）の吸気用ミラーカムを設け、エンジン回転数に応じて複数の吸気用ミラーカムのうち一つの吸気用ミラーカムを選択するとともに選択した吸気用ミラーカムを用いてガスエンジン１１をミラーサイクル運転させても良い。この場合には、ガスエンジン１１内のカムシャフト付近の構成を図９に示すようにすればよい。図９によれば、ガスエンジン１１内に配設されたカムシャフト８１に取付けられたカムユニット８２が、吸気用第１ミラーカム８３１、吸気用第２ミラーカム８３２、吸気用第３ミラーカム８３３、吸気用ノーマルカム８４、排気用カム８５を有し、これらのカムがこの順にカムシャフト８１の軸方向に沿って並ぶように設けられる。これらのカム８３１，８３２，８３３，８４，８５は、カムシャフト８１と一体的に回転する。吸気バルブ９０は、吸気用のカム８３１，８３２，８３３，８３４のいずれか一つのカムプロフィルに従って作動し、排気バルブ９１は排気用カム８５のカムプロフィルに従って作動する。
【００４９】
また、カムシャフト８１と平行にガスエンジン１１内に配設されたロッカーシャフト８６に、第１ローラーロッカーアーム８７１、第２ローラーロッカーアーム８７２、第３ローラーロッカーアーム８７３、第４ローラーロッカーアーム８７４、第５ローラーロッカーアーム８７５が揺動可能に取り付けられる。これらのローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３，８７４，８７５は、ロッカーシャフト８６の軸方向に沿ってこの順に並ぶように設けられる。第１ローラーロッカーアーム８７１のローラＲ１が吸気用第１ミラーカム８３１のカム面に対面接触し、第２ローラーロッカーアーム８７２のローラＲ２が吸気用第２ミラーカム８３２のカム面に対面接触し、第３ローラーロッカーアーム８７３のローラＲ３が吸気用第３ミラーカム８３３のカム面に対面接触し、第４ローラーロッカーアーム８７４のローラＲ４が吸気用ノーマルカム８４のカム面に対面接触し、第５ローラーロッカーアーム８７５のローラＲ５が排気用カム８５のカム面に対面接触するように、それぞれのローラーロッカーアームがロッカーシャフト８６に取り付けられる。
【００５０】
また、第１ローラーロッカーアーム８７１に吸気用プッシュロッド８８が取付けられ、第５ローラーロッカーアーム８７５に排気用プッシュロッド８９が取り付けられる。吸気用プッシュロッド８８の動作に連動してガスエンジン１１内の吸気バルブ９０が動作し、排気用プッシュロッド８９の動作に連動してガスエンジン１１内の排気バルブ９１が動作する。
【００５１】
第１ローラーロッカーアーム８７１、第２ローラーロッカーアーム８７２、第３ローラーロッカーアーム８７３に貫通孔が形成されており、第４ローラーロッカーアーム８７４には有底穴が形成されている。これらの穴は、隣接するローラーロッカーアームに対面するようにそれぞれのローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３，８７４の各対向側面に開口している。また、これらの孔の中心軸方向は一致する。したがって、これらの穴によって、カムシャフト８１の軸方向に延びた通路８７６が形成される。この通路８７６内に切換機構としてのピン８７７が挿入される。
【００５２】
ピン８７７は、図示しない油圧回路からの油圧力を受けて、通路８７６内での位置を変化することができるように構成される。具体的には、ピン８７７は、ノーマル位置と、第３ミラー位置と、第２ミラー位置と、第１ミラー位置とに変位可能に構成される。ノーマル位置は、ピン８７７が第１，第２，第３，第４ローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３，８７４に跨るように、これらのローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３，８７４に形成された穴の全てにピン８７７が挿入される位置である。第３ミラー位置は、ピン８７７が第１，第２，第３ローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３に跨るように、これらのローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３に形成された穴に挿通され、第４ローラーロッカーアーム８７４に形成された穴にピン８７７が挿入されていない位置である。第２ミラー位置は、ピン８７７が第１，第２ローラーロッカーアーム８７１，８７２に跨るように、これらのローラーロッカーアーム８７１，８７２に形成された穴に挿通され、第３、第４ローラーロッカーアーム８７３，８７４に形成された穴にはピン８７７が挿入さていない位置である。第１ミラー位置は、ピン８７７が第１ローラーロッカーアーム８７１に形成された穴のみに挿入され、第２，第３，第４ローラーロッカーアーム８７２，８７３，８７４に形成された穴には挿入されていない位置である。ピン８７７がノーマル位置にある場合が図９（ａ）に示され、ピン８７７が第３ミラー位置にある場合が図９（ｂ）に示され、ピン８７７が第２ミラー位置にある場合が図９（ｃ）に示され、ピン８７７が第１ミラー位置にある場合が図９（ｄ）に示される。
【００５３】
図１０は、本実施形態に係るガスエンジン１１の排気バルブ９１および吸気バルブ９０のリフト量の変化を示すグラフである。図１０の横軸がクランク角であり、縦軸がリフト量である。また、曲線Ａは、排気用カム８５のカムプロフィルに従って排気バルブ９１が作動した場合における排気バルブ９１のリフト量の変化を表す。曲線Ｂは、吸気用ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０のリフト量の変化（ノーマルプロフィル）を表す。曲線Ｃは、吸気用第３ミラーカム８３３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０のリフト量の変化（第３ミラープロフィル）を表す。曲線Ｄは、吸気用第２ミラーカム８３２のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０のリフト量の変化（第２ミラープロフィル）を表す。曲線Ｅは、吸気用第１ミラーカム８３１のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０のリフト量の変化（第１ミラープロフィル）を表す。
【００５４】
図１０に示すように、吸気バルブ９０の作動に関し、吸気用第１ミラーカム８３１のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合（曲線Ｅ）における吸気バルブ９０の開弁時間が最も短い（すなわち最も早く閉じる）。吸気用第２ミラーカム８３２のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合（曲線Ｄ）における吸気バルブ９０の開弁時間が次に短く（次に早く閉じ）、吸気用第３ミラーカム８３３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０の開弁時間がその次に短い（その次に早く閉じる）。吸気用ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合における吸気バルブ９０の開弁時間は最も長い（最も遅く閉じる）。この場合は圧縮行程における圧縮比と膨張行程における膨張比がほぼ等しい。そのため吸気用ノーマルカム８４を用いてガスエンジン１１を駆動させることにより、圧縮比と膨張比とがほぼ等しいノーマルサイクル運転が実現される。それ以外の吸気用カムを用いてガスエンジン１１を駆動させることにより、膨張比が圧縮比よりも大きいミラーサイクル運転が実現される。
【００５５】
また、図１０からわかるように、第３ミラープロフィル（曲線Ｃ）はノーマルプロフィル（曲線Ｂ）に包含され、第２ミラープロフィル（曲線Ｄ）は第３ミラープロフィル（曲線Ｃ）に包含され、第１ミラープロフィル（曲線Ｅ）は第２ミラープロフィル（曲線Ｄ）に包含されている。つまり、第３ミラープロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量はノーマルプロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量よりも常に小さく、第２ミラープロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量は第３ミラープロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量よりも常に小さく、第１ミラープロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量は第２ミラープロフィルで表わされる吸気バルブ９０のリフト量よりも常に小さい
【００５６】
ここで、吸気用プッシュロッド８８を介して吸気バルブ９０に接続された第１ローラーロッカーアーム８７１は吸気用第１ミラーカム８３１の回転に伴う作動力を受ける。また、第２ローラーロッカーアーム８７２は吸気用第２ミラーカム８３２の回転に伴う作動力を受け、第３ローラーロッカーアーム８７３は吸気用第３ミラーカム８３３の回転に伴う作動力を受け、第４ローラーロッカーアーム８７４は吸気用ノーマルカム８４の回転に伴う作動力を受ける。このとき図９（ａ）に示すようにピン８７７がノーマル位置にある場合、第１,第２，第３，第４ローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３，８７４がピン８７７を介して連結される。連結されたローラーロッカーアームを動作させるカムのうち最も大きいカムプロフィルを持つカムは吸気用ノーマルカム８４である。したがって、ピン８７７がノーマル位置にある場合には、ノーマルプロフィルに従って第１ローラーロッカーアーム８７１が動作し、それに伴い吸気用プッシュロッド８８を介して第１ローラーロッカーアーム８７１に接続された吸気バルブ９０もノーマルプロフィルに従って動作する。つまり、ピン８７７がノーマル位置にある場合、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態が、吸気用ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動するミラー接続状態とされ、ガスエンジン１１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。
【００５７】
また、図９（ｂ）に示すようにピン８７７が第３ミラー位置にある場合、第１,第２，第３ローラーロッカーアーム８７１，８７２，８７３がピン８７７を介して連結される。連結されたローラーロッカーアームを動作させるカムのうち最も大きいカムプロフィルを持つカムは第３ミラーカム８３３である。したがって、ピン８７７が第３ミラー位置にある場合には第３ミラープロフィルに従って第１ローラーロッカーアーム８７１が動作し、それに伴い第１ローラーロッカーアーム８７１に接続された吸気バルブ９０も第３ミラープロフィルに従って動作する。つまり、ピン８７７が第３ミラー位置にある場合、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態が、吸気用第３ミラーカム８３３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動する第３ミラー接続状態とされ、ガスエンジン１１の運転状態が第３ミラーカム８３３を用いたミラーサイクル運転（第３ミラーサイクル運転）にされる。
【００５８】
また、図９（ｃ）に示すようにピン８７７が第２ミラー位置にある場合、第１,第２ローラーロッカーアーム８７１，８７２がピン８７７を介して連結される。連結されたローラーロッカーアームを動作させるカムのうち最も大きいカムプロフィルを持つカムは第２ミラーカム８３２である。したがって、ピン８７７が第２ミラー位置にある場合には第２ミラープロフィルに従って第１ローラーロッカーアーム８７１が動作し、それに伴い第１ローラーロッカーアーム８７１に接続された吸気バルブ９０も第２ミラープロフィルに従って動作する。つまり、ピン８７７が第２ミラー位置にある場合、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態が、吸気用第２ミラーカム８３２のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動する第２ミラー接続状態とされ、ガスエンジン１１の運転状態が第２ミラーカム８３２を用いたミラーサイクル運転（第２ミラーサイクル運転）にされる。
【００５９】
また、図９（ｄ）に示すようにピン８７７が第１ミラー位置にある場合、第１ローラーロッカーアーム８７１が単独で動作する。したがって、ピン８７７が第１ミラー位置にある場合には第１ミラーカム８３１のカムプロフィル（第１ミラープロフィル）に従って第１ローラーロッカーアーム８７１が動作し、それに伴い第１ローラーロッカーアーム８７１に接続された吸気バルブ９０も第１ミラープロフィルに従って動作する。つまり、ピン８７７が第１ミラー位置にある場合、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態が、吸気用第１ミラーカム８３１のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動する第１ミラー接続状態とされ、ガスエンジン１１の運転状態が第１ミラーカム８３１を用いたミラーサイクル運転（第１ミラーサイクル運転）にされる。
【００６０】
このように、ピン８７７は、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態を、ノーマル接続状態と複数のミラー接続状態とに切り換えることができるように作動する。そして、本実施形態に係るガスエンジン１１の運転状態は、ピン８７７の位置をノーマル位置、複数のミラー位置のいずれかに切り換えることにより、ノーマルサイクル運転あるいは複数のミラーサイクル運転のいずれかに切り換えることができるように構成される。ピン８７７の位置の制御、すなわち吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態、さらに言えばガスエンジン１１の運転状態は、エンジン制御装置３０により制御される。
【００６１】
図９に示す構造を有するガスエンジンを用いる場合、エンジン制御装置３０の回転数制御部３１は、図６に示すフローチャートで示される処理と同様の処理を実行することにより、ガスエンジン１１の回転数を制御する。この場合において、回転数制御部３１は、Ｓ１３にて要求回転数Ｒｒを計算するにあたり、最も効率の高い第１ミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図を参照する。
【００６２】
また、図９に示す構造を有するガスエンジンを用いる場合、エンジン制御装置３０の運転状態制御部３２は、図１１に示す運転状態制御ルーチンを実行する。図１１に示す運転状態制御ルーチンが起動すると、運転状態制御部３２は、まず図１１のＳ３１にて、経過時間ｔが基準時間ｔ０よりも大きいか否かを判断する。経過時間ｔが基準時間ｔ０以下である場合（Ｓ３１：Ｎｏ）、すなわちガスエンジン１１が始動の初期段階であって十分に温められていない（安定していない）場合、運転状態制御部３２はＳ４２に処理を進める。Ｓ４２では、ノーマル運転信号がガスエンジン１１に出力される。これによりガスエンジン１１内のピン８７７がノーマル位置に位置するように、ピン８７７の位置が制御される。このためガスエンジン１１の運転状態がノーマル運転状態にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００６３】
一方、経過時間ｔが基準時間ｔ０よりも大きい場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、すなわちガスエンジン１１が既に十分に温められている（安定している）場合、運転状態制御部３２はＳ３２に処理を進める。Ｓ３２では、運転状態制御部３２は、温水供給装置２２から入力された要求熱エネルギー量Ｈを読み出す。次いで、第１予測熱エネルギー量Ｈ１を計算する（Ｓ３３）。第１予測熱エネルギー量Ｈ１は、回転数制御部３１により制御されているエンジン回転数でガスエンジン１１を第１ミラーサイクル運転させた場合に、コージェネレーションシステム１が生成する熱エネルギー量の予測値である。続いて運転状態制御部３２は、第２予測熱エネルギー量Ｈ２を計算する（Ｓ３４）。第２予測熱エネルギー量Ｈ２は、回転数制御部３１により制御されているエンジン回転数でガスエンジン１１を第２ミラーサイクル運転させた場合に、コージェネレーションシステム１が生成する熱エネルギー量の予測値である。次に、運転状態制御部３２は、第３予測熱エネルギー量Ｈ３を計算する（Ｓ３５）。第３予測熱エネルギー量Ｈ３は、回転数制御部３１により制御されているエンジン回転数でガスエンジン１１を第３ミラーサイクル運転させた場合に、コージェネレーションシステム１が生成する熱エネルギー量の予測値である。なお、第１予測熱エネルギー量Ｈ１は第２予測熱エネルギー量Ｈ２よりも小さく、第２予測熱エネルギー量Ｈ２は第３熱エネルギー量Ｈ３よりも小さい。
【００６４】
各予測熱エネルギー量Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を計算した後に、運転状態制御部３２は、Ｓ３６に処理を進める。Ｓ３６では、運転状態制御部３２は、第１予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量以上であるか否かを判断する。第１予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量以上である場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、運転状態制御部３２は第１ミラー運転信号を出力する（Ｓ３９）。これによりガスエンジン１１内のピン８７７が第１ミラー位置に位置され、ガスエンジン１１の運転状態が第１ミラーサイクル運転にされる。第１ミラー運転信号を出力した後は、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００６５】
Ｓ３６にて第１予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ未満であると判断した場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、運転状態制御部３２はＳ３７に処理を進める。Ｓ３７では、運転状態制御部３２は、第２予測熱エネルギー量Ｈ２が要求熱エネルギー量Ｈ以上であるか否かを判断する。第２予測熱エネルギー量Ｈ２が要求熱エネルギー量Ｈ以上である場合（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、運転状態制御部３２は第２ミラー運転信号を出力する（Ｓ４０）。これによりガスエンジン１１内のピン８７７が第２ミラー位置に位置され、ガスエンジン１１の運転状態が第２ミラーサイクル運転にされる。第２ミラー運転信号を出力した後は、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００６６】
Ｓ３７にて第２予測熱エネルギー量Ｈ２が要求熱エネルギー量Ｈ未満であると判断した場合（Ｓ３７：Ｎｏ）、運転状態制御部３２はＳ３８に処理を進める。Ｓ３８では、運転状態制御部３２は、第３予測熱エネルギー量Ｈ３が要求熱エネルギー量Ｈ以上であるか否かを判断する。第３予測熱エネルギー量Ｈ３が要求熱エネルギー量Ｈ以上である場合（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、運転状態制御部３２は第３ミラー運転信号を出力する（Ｓ４１）。これによりガスエンジン１１内のピン８７７が第１ミラー位置に位置され、ガスエンジン１１の運転状態が第１ミラーサイクル運転にされる。第１ミラー運転信号を出力した後は、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００６７】
Ｓ３８にて第３予測熱エネルギー量Ｈ３が要求熱エネルギー量Ｈ未満であると判断した場合（Ｓ３８：Ｎｏ）、運転状態制御部３２はＳ４２に進み、ノーマル運転信号をガスエンジン１１に出力される。これによりガスエンジン１１内のピン８７７がノーマル位置に位置するように、ピン８７７の位置が制御される。このためガスエンジン１１の運転状態がノーマル運転状態にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００６８】
運転状態制御部３２は上記した運転状態制御ルーチンを実行することにより、要求熱エネルギー量Ｈが第３予測熱エネルギー量Ｈ３以下の場合、要求熱エネルギー量Ｈの大きさに応じて、第１ミラーサイクル運転、第２ミラーサイクル運転、第３ミラーサイクル運転に運転状態が変化する。具体的には、要求熱エネルギー量Ｈが小さいほど、圧縮比に対する膨張比が大きくなるミラーカムを用いてガスエンジンをミラーサイクル運転させている。このため要求熱エネルギー量に相当する熱エネルギーを供給しつつ、最もエンジン効率が高くなるように、ガスエンジン１１をミラーサイクル運転させることができる。
【００６９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この実施形態では、ＧＨＰに使用されるガスエンジンの制御装置について述べる。図１２は、ＧＨＰ２の全体構成を示す概略図である。ＧＨＰ２は、ガスエンジンの駆動によって冷媒回路中の冷媒を循環させることにより空調を行う。図１２に示すように、ＧＨＰ２は、ガスエンジン５１と、コンプレッサ５２と、冷媒配管５３と、室内熱交換器５４と、室外熱交換器５５と、膨張弁５６と、四方切換弁５７と、アキュムレータ５８と、室内リモコン５９と、エンジン制御装置３０とを備える。室内熱交換器５４、室外熱交換器５５、膨張弁５６、四方切換弁５７は冷媒配管５３の途中に介装される。冷媒配管５３内を冷媒が流通する。
【００７０】
ガスエンジン５１は、燃料ガスの供給によって駆動する。このガスエンジン５１の駆動出力及び排熱が、ＧＨＰによる空調エネルギーの生成に利用される。また、コンプレッサ５２は、ガスエンジン５１の出力軸に動力伝達可能に連結した入力軸を有し、ガスエンジン５１の駆動力によって駆動される。コンプレッサ５２は吐出口５２１および吸入口５２２を有する。吸入口５２２には冷媒配管５３の一方端が接続され、吐出口５２１には冷媒配管５３の他方端が接続される。コンプレッサ５２が駆動した場合、吸入口５２２から冷媒配管５３中の低圧ガス冷媒を吸入し、吸入した低圧ガス冷媒を内部で圧縮するとともに、圧縮した高圧ガス冷媒を吐出口５２１から冷媒配管５３に吐出する。
【００７１】
室内熱交換器５４および室外熱交換器５５は、それぞれ冷媒配管５３内の冷媒を導入するとともに、導入した冷媒と周囲空気とを熱交換させる。図１２からわかるように、室内熱交換器５４と室外熱交換器５５とをつなぐ冷媒配管５３の途中に膨張弁５６が介装される。膨張弁５６は冷媒配管５３内の冷媒を膨張させる。
【００７２】
四方切換弁５７は、コンプレッサ５２の吐出口５２１に冷媒配管５３を介して接続され
る。四方切換弁５７は、暖房接続状態と冷房接続状態とを選択的に切り換えることができるように構成される。四方切換弁５７が暖房接続状態であるときは、コンプレッサ５２の吐出口５２１と室内熱交換器５４とが四方切換弁５７を介して連通されるとともにコンプレッサ５２の吸入口５２２と室外熱交換器５５とが四方切換弁５７を介して連通される。一方、四方切換弁５７が冷房接続状態であるときは、コンプレッサ５２の吐出口５２１と室外熱交換器５５とが四方切換弁５７を介して連通されるとともに、コンプレッサ５２の吸入口５２２と室内熱交換器５４とが四方切換弁５７を介して連通される。暖房運転時に四方切換弁５７は暖房接続状態とされ、冷房運転時に四方切換弁５７は冷房接続状態とされる。なお、四方切換弁５７とコンプレッサ５２の吸入口５２２とをつなぐ冷媒配管５３の途中に、排熱回収熱交換器６５及びアキュムレータ５８が介装される。
【００７３】
また、ガスエンジン５１に冷却水回路６０が接続される。冷却水回路６０は内部に冷却水が充填された冷却水配管により構成される。冷却水回路６０の途中に、ポンプ６４および排熱回収熱交換器６５が介装される。ガスエンジン５１の駆動中にポンプ６４が作動することにより、冷却水回路６０内の冷却水がガスエンジン１１を冷却する。排熱回収熱交換器６５は、ガスエンジン１１の熱を受けて加熱した冷却水回路６０中の冷却水と、四方切換弁５７とアキュムレータ５８との間の冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換させる。
【００７４】
ＧＨＰ２の暖房運転および冷房運転について簡単に説明する。まず、暖房運転について説明する。コンプレッサ５２がガスエンジン５１により駆動されると、吸入口５２２から低圧ガス冷媒がコンプレッサ５２に吸入されるとともに吸入された低圧ガス冷媒が圧縮される。そして圧縮された高圧ガス冷媒が吐出口５２１から吐出される。吐出口５２１から吐出された高圧ガス冷媒は四方切換弁５７を経由して室内熱交換器５４に導入される。室内熱交換器５４に導入された高圧ガス冷媒は室内熱交換器５４内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。このとき高圧ガス冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内暖房される。
【００７５】
室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化して室内熱交換器５４から排出される。そして、膨張弁５６で膨張することにより低圧化された後に室外熱交換器５５に導入される。室外熱交換器５５に導入された冷媒は室外熱交換器５５内を流通する間に外気の熱を奪って一部蒸発する。
【００７６】
外気の熱を奪って一部蒸発した冷媒は室外熱交換器５５から排出され、四方切換弁５７を通り、さらに排熱回収熱交換器６５を通過する。このとき冷媒がガスエンジン５１の冷却水により加熱される。その後、冷媒はアキュムレータ５８に供給される。アキュムレータ５８では冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみがコンプレッサ５２の吸入口５２２からコンプレッサ５２に帰還する。
【００７７】
次に、冷房運転について説明する。コンプレッサ５２がガスエンジン５１により駆動されると、コンプレッサ５２の吐出口５２１から高圧ガス冷媒が吐出される。吐出口５２１から吐出された高圧ガス冷媒は四方切換弁５７を経由して室外熱交換器５５に導入される。室外熱交換器５５に導入された高圧ガス冷媒は室外熱交換器５５内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。
【００７８】
外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は一部液化して室外熱交換器５５から排出される。そして、膨張弁５６で膨張することにより低圧化された後に室内熱交換器５４に導入される。室内熱交換器５４に導入された冷媒は室内熱交換器５４内を流通する間に室内空気の熱を奪って一部蒸発する。このとき冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内冷房される。
【００７９】
室内空気の熱を奪って一部蒸発した冷媒は室内熱交換器５４から排出され、四方切換弁５７を通り、さらに排熱回収熱交換器６５を通過する。このとき冷媒がガスエンジン５１の冷却水により加熱される。その後、冷媒はアキュムレータ５８に供給される。アキュムレータ５８では冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみがコンプレッサ５２の吸入口５２２からコンプレッサ５２に帰還する。
【００８０】
室内リモコン５９は、室内の設定温度等をユーザが設定することができるように構成される。ガスエンジン１１の駆動中、室内リモコン５９により設定された温度および実際の室内温度に関する情報（室内温度情報）Ｓがエンジン制御装置３０に入力される。
【００８１】
また、コンプレッサ５２の吐出口５２１と四方切換弁５７との間をつなぐ冷媒配管５３の途中に圧力センサ６２が取り付けられている。圧力センサ６２はコンプレッサ５２の吐出圧Ｐｈを検出する。検出した吐出圧Ｐｈに関する情報がエンジン制御装置３０に入力される。
【００８２】
また、ガスエンジン５１には、エンジン回転数を検出する回転数センサ６３が取り付けられている。回転数センサ６３で検出したエンジン回転数Ｒに関する情報がエンジン制御装置３０に入力される。
【００８３】
また、冷却水回路６０には、ガスエンジン５１から排出された冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ６１が取付けられる。この冷却水温度センサ６１が検出した冷却水温度Ｔｗに関する情報は、エンジン制御装置３０に入力される。
【００８４】
ガスエンジン５１の駆動中、エンジン制御装置３０は、上述のように各種センサから情報を入力する。なお、エンジン制御装置３０には、上記した各センサ以外のセンサからの検出情報が入力されていてもよい。そして、エンジン制御装置３０は、入力された情報に基づいてガスエンジン５１のエンジン回転数や運転状態を制御する。本実施形態のガスエンジン５１は、上記第１実施形態のガスエンジンと同様に、その運転状態がノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転とに切換可能に構成される。
【００８５】
本実施形態に係るエンジン制御装置３０も、上記第１実施形態にて説明したエンジン制御装置３０と同様に回転数制御部３１および運転状態制御部３２を有する（図５参照）。回転数制御部３１は、ガスエンジン５１の駆動中、回転数制御ルーチンを実行することによって、ガスエンジン５１のエンジン回転数Ｒを制御する。
【００８６】
図１３は、本実施形態に係る回転数制御部３１が実行する回転数制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンが起動すると、回転数制御部３１は、まず図１３のＳ５１にて、エンジン制御装置３０に入力された情報（冷却水温度Ｔｗ、エンジン回転数Ｒ、吐出圧力Ｐｈ、室内温度情報Ｓ等）を読み出す。次いで、読み出した情報に基づいて、ＧＨＰ２に要求されている空調エネルギー量（要求空調エネルギー量）Ｌを計算する（Ｓ５２）。要求空調エネルギーＬは、例えば室内温度情報Ｓから得られる設定温度と実際の室内温度との差等から計算することができる。次に、回転数制御部３１は、ＧＨＰ２が要求空調エネルギーＬを生成するために必要とされるガスエンジン５１の駆動出力（必要駆動出力）Ｔを計算する（Ｓ５３）。続いて回転数制御部３１は、ガスエンジン５１をミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図を参照して、必要駆動出力Ｔに対応するエンジン回転数を要求回転数Ｒｒとして計算する（Ｓ５４）。
【００８７】
図１４は、ガスエンジン５１をミラーサイクル運転させた場合における、回転数に対する駆動出力の特性線図である。図１４に示すように、回転数が増加するにつれて、駆動出力も増加する。回転数制御部３１は、このような特性線図を参照して、必要駆動出力Ｔに対応する要求回転数Ｒｒを計算する。
【００８８】
回転数制御部３１は、Ｓ５４にて要求回転数Ｒｒを計算した後に、計算した要求回転数Ｒｒをガスエンジン５１に出力する（Ｓ５５）。これによりガスエンジン５１のエンジン回転数が要求回転数Ｒｒに一致するようにガスエンジン５１のエンジン回転数が制御される。その後、回転数制御部３１はこのルーチンを終了する。
【００８９】
上記のようにして回転数制御部３１が回転数制御ルーチンを実行することにより、ＧＨＰ２に要求されている空調エネルギー量Ｌの大きさに応じてガスエンジン５１のエンジン回転数が変化する。具体的には、要求空調エネルギー量Ｌが小さくなるにつれてエンジン回転数が低くなるように、ガスエンジン５１のエンジン回転数が制御される。したがって、要求空調エネルギー量Ｌの大きさに見合った発電量を得ることができ、無駄な発電を抑えることができる。このためエンジン効率を高めることができる。
【００９０】
また、ガスエンジン５１の駆動中、エンジン制御装置３０の運転状態制御部３２が運転状態制御ルーチンを実行する。図１５は、本実施形態に係る運転状態制御部３２が実行する運転状態制御ルーチンを示すフローチャートである。運転状態制御ルーチンが起動すると、運転状態制御部３２は、まず図１５のＳ６１にて、ＧＨＰの運転状態が特定運転状態であるか否かを判断する。ここで、特定運転状態とは、大きな空調エネルギー量が必要であると判断されるような運転状態である。例えば、回転数制御部３１により制御された回転数でガスエンジン５１をミラーサイクル運転させた場合に得ることができる空調エネルギー量よりも大きい空調エネルギー量が必要であると判断されるような運転状態が、特定運転状態とされてもよい。
【００９１】
特定運転状態として、例えば起動初期状態が挙げられる。ＧＨＰの起動初期に急速に空調を行うことにより快適性を増すことができるので、本来要求される空調エネルギー量よりも大きい空調エネルギー量が必要とされる。また、特定運転状態として、例えば低温暖房運転状態が挙げられる。外気温が予め定められた設定温よりも低い場合における暖房運転（低温暖房運転）時には、外気から十分に熱を集めることができない。この場合、外気から回収することにより得られる空調エネルギーよりも大きい空調エネルギーが必要とされる。また、特定運転状態として、除霜運転状態が挙げられる。除霜運転時には、除霜期間をできるだけ短くするために、より大きな空調エネルギーが必要である。このように、特定運転状態は、大きな空調エネルギーが必要と判断されるＧＨＰ２の運転状態である。なお、ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態であるか否かは、エンジン制御装置３０に入力される各種センサからの情報により判断しても良い。或いは、ＧＨＰ２に設けられている図示しないＧＨＰ制御装置からＧＨＰ２の運転状態をエンジン制御装置３０が取得するように構成されていても良い。
【００９２】
運転状態制御部３２は、Ｓ６１にてＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態であると判断した場合（Ｓ６１：Ｙｅｓ）、ノーマル運転信号をガスエンジン５１に出力する（Ｓ６２）。これによりガスエンジン５１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００９３】
一方、Ｓ６１にてＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態でないと判断した場合（Ｓ６１：Ｎｏ）、ミラー運転信号をガスエンジン１１に出力する（Ｓ６３）。これによりガスエンジン５１の運転状態がミラー運転状態にされる。その後、運転状態制御部３２はこのルーチンを終了する。
【００９４】
運転状態制御部が上記に示す運転状態制御ルーチンを実行することにより、ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態でない場合、ガスエンジン５１の運転状態がミラーサイクル運転とされる。このため効率的にＧＨＰ２を駆動させることができる。
【００９５】
ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態の一つである起動初期状態である場合、ガスエンジン５１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。このため効率が低下するものの、エンジン出力が増加するために、速やかに室内温度を目標温度に到達させることができ、快適性を向上させることができる。
【００９６】
また、ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態の一つである低温暖房運転状態である場合も、ガスエンジン５１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。このため効率は低下するものの、ガスエンジン５１の排熱量が増加するために、排気熱交換器６５にて冷媒に受け渡される熱量が増加する。このようにして外気からでは十分に得ることのできない熱量の不足を補うことができる。
【００９７】
また、ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態の一つである除霜運転状態である場合も、ガスエンジン５１の運転状態がノーマルサイクル運転にされる。このため効率は低下するものの、ガスエンジン５１の排熱量が増加するために、排気熱交換器６５にて冷媒に受け渡される熱量が増加する。このため除霜運転時に室外熱交換器５５に送り込まれる冷媒の温度がより高まり、速やかに除霜を行うことができる。
【００９８】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記第１実施形態は、電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成するガスエンジンコージェネレーションシステム１に使用され、その運転状態がノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転とに切換可能であり、駆動出力が電気エネルギーに利用されるとともに排熱が熱エネルギーに利用されるガスエンジン１１の制御装置（エンジン制御装置３０）を開示する。このエンジン制御装置３０は、回転数制御部３１および運転状態制御部３２を備える。回転数制御部３１は、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジン１１の回転数に対する出力特性（図７）に基づいて、ガスエンジンコージェネレーションシステム１への要求電気エネルギー量Ｈに相当する電気エネルギー量をガスエンジンコージェネレーションシステム１が生成できるように、ガスエンジン１１の回転数を制御する。運転状態制御部３２は、回転数制御部３１により制御された回転数でガスエンジン１１をミラーサイクル運転させた場合にガスエンジンコージェネレーションシステム１が生成すると予測される予測熱エネルギー量Ｈ１がガスエンジンコージェネレーションシステム１への要求熱エネルギー量Ｈ以上である場合にガスエンジン１１の運転状態がミラーサイクル運転となり、予測熱エネルギー量Ｈ１が要求熱エネルギー量Ｈ未満である場合にガスエンジンの運転状態がノーマルサイクル運転となるように、ガスエンジン１１の運転状態を制御する。
【００９９】
第１実施形態によれば、要求電気エネルギー量Ｈに応じて制御された回転数でミラーサイクル運転を行うことによる効率的なガスエンジン１１の運転と、ノーマルサイクル運転を行うことによる十分な熱エネルギーの供給とを両立させることができる。また、要求熱エネルギーが低い場合はガスエンジン１１の運転状態が原則として出力の低いミラーサイクル運転とされるため、ガスエンジン１１の回転数制御のみによって低負荷運転を行うことができる。そのため低負荷時における部分負荷運転を回避することができる。
【０１００】
また、上記第３実施形態は、ＧＨＰ２に使用され、その運転状態がノーマルサイクル運転とミラーサイクル運転とに切換可能であり、駆動出力及び排熱が空調エネルギーに利用されるガスエンジン５１の制御装置（エンジン制御装置３０）を開示する。このエンジン制御装置３０も回転数制御部３１及び運転状態制御部３２を備える。回転数制御部３１は、ミラーサイクル運転時におけるガスエンジンの回転数に対する出力特性（図１４）に基づいて、ＧＨＰへの要求空調エネルギー量Ｌに相当する空調エネルギーをＧＨＰ２が生成するように、ガスエンジン５１の回転数を制御する。運転状態制御部３２は、ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態であるときにガスエンジン５１の運転状態がノーマルサイクル運転となり、ＧＨＰ２の運転状態が特定運転状態でないときにガスエンジン５１の運転状態がミラーサイクル運転となるように、ガスエンジン５１の運転状態を制御する。
【０１０１】
第３実施形態によれば、要求空調エネルギー量Ｌに応じて制御された回転数でミラーサイクル運転を行うことによる効率的なガスエンジン５１の運転と、特定運転状態であるときにノーマルサイクル運転を行うことによる十分な空調エネルギーの供給とを両立させることができる。また、特定運転状態でない場合はガスエンジン５１の運転状態が原則として出力の低いミラーサイクル運転とされるため、ガスエンジン５１の回転数制御のみによって低負荷運転を行うことができる。そのため低負荷時における部分負荷運転を回避することができる。
【０１０２】
また、上記第１実施形態に示すガスエンジン１１は、カムシャフト８１に取付けられ吸気バルブ９０を作動させるための吸気用ノーマルカム８４および吸気用ミラーカム８３を有するカムユニット８２と、吸気バルブ９０とカムユニット８２との接続状態を、ノーマルカム８４のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動するノーマル接続状態とミラーカム８３のカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動するミラー接続状態とに切り換えることができるように作動するピン８７７とを備える。また、ノーマルカム８４は、そのカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合にガスエンジン１１の運転状態がノーマルサイクル運転となるように構成され、ミラーカム８３は、そのカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動した場合にガスエンジン１１の運転状態がミラーサイクル運転となるように構成される。これによれば、運転状態制御部３２がポン８７７の作動を制御することにより、ガスエンジン１１の運転状態を容易に切り換えることができる。
【０１０３】
また、上記第２実施形態に示すガスエンジン１１は、カムユニット８２がカムプロフィルの異なる複数のミラーカム（８３１，８３２，８３３）を備える。そして、運転状態制御部３２は、ガスエンジン１１の運転状態がミラーサイクル運転であるときに、要求熱エネルギー量Ｈの大きさに基づいて複数のミラーカム（８３１，８３２，８３３）のうちの１つを選択し、選択した１つのミラーカムのカムプロフィルに従って吸気バルブ９０が作動するように、ピン８７７を制御する。具体的には、要求熱エネルギー量Ｈの大きさが小さいほど、圧縮比に対する膨張比が大きいカムを選択している。これによれば、要求熱エネルギー量Ｈの大きさが小さいほど効率の良いミラーカムを選択することにより、よりエンジン効率を高めることができる。
【０１０４】
本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記第３実施形態では、空調のみを行うＧＨＰに使用されるガスエンジンの制御装置について説明したが、空調に加えて発電による電気エネルギーの供給やエンジン排熱回収による熱エネルギーの供給をも行うことができるＧＨＰに使用されるガスエンジンの制御装置にも応用できる。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…ガスエンジンコージェネレーションシステム、１０…コージェネレーションユニット、１１…ガスエンジン、１１ａ…回転数センサ、１２…発電機、１４…エンジン冷却水回路、１６…エンジン排熱交換器、２０…排熱回収ユニット、２３…排熱回収回路、３０…エンジン制御装置、３１…回転数制御部、３２…運転状態制御部、４２…電力測定器、５１…ガスエンジン、５２…コンプレッサ、５３…冷媒配管、５４…室内熱交換器、５５…室外熱交換器、５６…膨張弁、５７…四方切換弁、５８…アキュムレータ、５９…室内リモコン、６０…冷却水回路、６１…冷却水温度センサ、６２…圧力センサ、６３…回転数センサ、８１…カムシャフト、８２…カムユニット、８３…吸気用ミラーカム、８３１…吸気用第１ミラーカム、８３２…吸気用第２ミラーカム、８３３…吸気用第３ミラーカム、８４…吸気用ノーマルカム、８５…排気用カム、８６…ロッカーシャフト、８７１…第１ローラーロッカーアーム、８７２…第２ローラーロッカーアーム、８７３…第３ローラーロッカーアーム、８７４…第４ローラーロッカーアーム、８７５…第５ローラーロッカーアーム、８７６…通路、８７７…ピン（切換機構）、８８…吸気用プッシュロッド、８９…排気用プッシュロッド、９０…吸気バルブ、９１…排気バルブ、Ｅ…要求電気エネルギー量、Ｅｔｈ…基準電気エネルギー量、Ｈ…要求熱エネルギー量、Ｈｔｈ…基準熱エネルギー量、Ｌ…空調負荷、Ｒ…エンジン回転数、Ｒｒ…要求回転数、Ｒｔｈ…基準回転数
【図１】
2015071982.tif 000003
【図２】
2015071982.tif 000004
【図３】
2015071982.tif 000005
【図４】
2015071982.tif 000006
【図５】
2015071982.tif 000007
【図６】
2015071982.tif 000008
【図７】
2015071982.tif 000009
【図８】
2015071982.tif 000010
【図９】
2015071982.tif 000011
【図１０】
2015071982.tif 000012
【図１１】
2015071982.tif 000013
【図１２】
2015071982.tif 000014
【図１３】
2015071982.tif 000015
【図１４】
2015071982.tif 000016
【図１５】
2015071982.tif 000017