(57)【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する副室とを備える副室式ガスエンジンであって、
燃料ガスの供給源から前記副室に前記主室を介さずに前記燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、
前記副室ガス供給路に設けられた逆止弁と、
前記副室ガス供給路における前記逆止弁の上流側に設けられ、前記副室へ供給する前記燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁と、
前記主室内の圧力及び前記副室内の圧力に基づいて前記噴孔からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報を取得するよう構成されたトーチ強さ情報取得装置と、
前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記トーチ強さ情報と熱効率と前記副室ガス供給路から前記副室へ供給する前記燃料ガスの量（以下、副室ガス供給量と記載する。）との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、前記副室ガス供給量を算出するよう構成された副室ガス供給量演算装置と、
前記副室ガス供給量演算装置によって算出した前記副室ガス供給量に基づいて、前記供給圧制御弁を制御するよう構成された副室ガス供給圧制御装置と、
を備え、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記トーチ強さ情報と前記相関情報とに基づいて算出した前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を、前記相関情報として前記副室式ガスエンジンの運転中にリアルタイムで生成し、前記相関情報を更新する、副室式ガスエンジン。
【請求項２】
前記相関情報を記憶する記憶手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記副室ガス供給量演算装置からフィードバックされた前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を前記相関情報として逐次記憶する、請求項１に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項３】
前記トーチ強さ情報取得装置は、前記副室内の圧力Ｐｓと前記主室内の圧力Ｐｍの差（Ｐｓ−Ｐｍ）又は比率Ｐｓ／Ｐｍに基づいて前記トーチ強さ情報を取得するよう構成された、請求項１又は２に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項４】
前記トーチ強さ情報取得装置は、前記圧力Ｐｓと前記圧力Ｐｍの差（Ｐｓ−Ｐｍ）の最大値、又は前記圧力Ｐｓと前記圧力Ｐｍの比率Ｐｓ／Ｐｍの最大値を前記トーチ強さ情報として取得するよう構成された、請求項３に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項５】
前記トーチ強さ情報取得装置は、点火プラグの点火直後の所定のタイミングにおける前記圧力Ｐｓと前記圧力Ｐｍとの差（Ｐｓ−Ｐｍ）又は比率Ｐｓ／Ｐｍを前記トーチ強さ情報として取得するよう構成された、請求項３に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項６】
ＮＯｘ排出量を検知するＮＯｘ量検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ＮＯｘ排出量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記ＮＯｘ量検知装置によって検知したＮＯｘ排出量と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項１乃至５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項７】
前記主室における燃焼変動量を検知する燃焼変動量検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼変動量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記燃焼変動量検知装置によって検知した前記燃焼変動量と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項１乃至６の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項８】
ノッキングの状態を検知するノッキング検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ノッキングの状態との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記ノッキング検知装置によって検知したノッキングの状態と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項１乃至７の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項９】
前記主室からの排気の温度を検知する排気温度検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記排気の温度との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記排気温度検知装置によって検知した前記主室からの排気の温度と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記排気の温度が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項１乃至８の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項１０】
前記主室における燃焼期間を検知する燃焼期間検知装置を更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼期間との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算装置は、前記燃焼期間検知装置によって検知した前記燃焼期間と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成された、請求項１乃至９の何れか１項に記載の副室式ガスエンジン。
【請求項１１】
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する副室とを備える副室式ガスエンジンの運転制御方法であって、
前記副室式ガスエンジンは、
燃料ガスの供給源から前記副室に前記主室を介さずに前記燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、
前記副室ガス供給路に設けられた逆止弁と、
前記副室ガス供給路における前記逆止弁の上流側に設けられ、前記副室へ供給する前記燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁と、
を備え、
前記運転制御方法は、
前記主室内の圧力及び前記副室内の圧力に基づいて前記噴孔からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報を取得するトーチ強さ情報取得ステップと、
前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記トーチ強さ情報と熱効率と前記副室ガス供給路から前記副室へ供給する前記燃料ガスの量（以下、副室ガス供給量と記載する。）との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、前記副室ガス供給量を算出する副室ガス供給量演算ステップと、
前記副室ガス供給量演算ステップで算出した前記副室ガス供給量に基づいて、前記供給圧制御弁を制御する副室ガス供給圧制御ステップと、
前記トーチ強さ情報と前記相関情報とに基づいて算出した前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を、前記相関情報として前記副室式ガスエンジンの運転中にリアルタイムで生成し、前記相関情報を更新するステップと、
を備える、副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１２】
前記副室ガス供給量演算ステップで算出された前記副室ガス供給量に対する熱効率及びトーチ強さ情報を前記相関情報として記憶装置に逐次記憶するステップを更に備える、請求項１１に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１３】
前記トーチ強さ情報取得ステップでは、前記副室内の圧力Ｐｓと前記主室内の圧力Ｐｍの差（Ｐｓ−Ｐｍ）又は比率Ｐｓ／Ｐｍに基づいて前記トーチ強さ情報を取得する、請求項１１又は１２に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１４】
前記トーチ強さ情報取得ステップでは、前記圧力Ｐｓと前記圧力Ｐｍの差（Ｐｓ−Ｐｍ）の最大値、又は前記圧力Ｐｓと前記圧力Ｐｍの比率Ｐｓ／Ｐｍの最大値を前記トーチ強さ情報として取得する、請求項１３に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１５】
前記トーチ強さ情報取得ステップでは、点火プラグの点火直後の所定のタイミングにおける前記圧力Ｐｓと前記圧力Ｐｍとの差（Ｐｓ−Ｐｍ）又は比率Ｐｓ／Ｐｍを前記トーチ強さ情報として取得する、請求項１３に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１６】
ＮＯｘ排出量を検知するＮＯｘ量検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ＮＯｘ排出量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記ＮＯｘ量検知ステップで検知したＮＯｘ排出量と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項１１乃至１５の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１７】
前記主室における燃焼変動量を検知する燃焼変動量検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼変動量との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記燃焼変動量検知ステップで検知した前記燃焼変動量と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項１１乃至１６の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１８】
ノッキングの状態を検知するノッキング検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ノッキングの状態との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記ノッキング検知ステップで検知したノッキングの状態と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項１１乃至１７の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項１９】
前記主室からの排気の温度を検知する排気温度検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記排気の温度との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記排気温度検知ステップで検知した前記主室からの排気の温度と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記排気温度が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項１１乃至１８の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法。
【請求項２０】
前記主室における燃焼期間を検知する燃焼期間検知ステップを更に備え、
前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼期間との相関関係を示す情報であり、
前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記燃焼期間検知ステップで検知した前記燃焼期間と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出する、請求項１１乃至１９の何れか１項に記載の副室式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】
本開示は副室式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】
発電などの用途で使用されるエンジンの一つとして、副室式ガスエンジンが用いられている。副室式ガスエンジンは、ピストンとシリンダヘッドとの間に画定される主室（主燃焼室）と、該主室と噴孔を介して連通する副室（副燃焼室）とを備えており、以下のような燃焼フローが行われる。
【０００３】
まず、副室ガス供給路から副室に燃料ガスが供給される。次に、圧縮工程で主室内の希薄予混合気が噴孔から副室に流入し、副室内で燃料ガスと希薄予混合ガスが混合されて、着火直前で混合比が量論混合比となる。そして、副室において点火プラグがスパークし、副室内で火炎伝播燃焼が生じる。副室内で発生した燃焼ガスは、噴孔を介して火種（トーチ）として主室に噴出し、トーチ燃焼及び火炎伝播燃焼によって主室内の混合ガスを燃焼させる。
【０００４】
上記副室式のガスエンジンによれば、主室での希薄予混合ガスの燃焼は、比較的低温の燃焼であるため、ＮＯＸ等の発生量を低減し、低公害を実現できる。また、主室内の混合ガスが希薄予混合ガスであっても、ある程度エネルギーの大きなトーチが噴流するため、主室の燃焼を速やかに完了させることができる。
【０００５】
特許文献１には、上述したような副室式ガスエンジンであって、燃料ガスの供給源から燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、副室ガス供給路に設けられ、副室からの燃料ガスの逆流を止めるよう構成された逆止弁と、副室ガス供給路における逆止弁の上流側に設けられ、副室へ供給する燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁とを備えた副室式ガスエンジンが開示されている。
【０００６】
特許文献１に記載の副室式ガスエンジンは、逆止弁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・開弁期間検出装置を備えており、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の供給圧を調整することにより、運転効率向上及び燃焼変動の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１５１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態は、上記従来技術を更に改良したものであり、高い熱効率を実現可能な副室式ガスエンジン及びその運転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】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る副室式ガスエンジンは、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する副室とを備える副室式ガスエンジンであって、燃料ガスの供給源から前記副室に前記主室を介さずに前記燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、前記副室ガス供給路に設けられた逆止弁と、前記副室ガス供給路における前記逆止弁の上流側に設けられ、前記副室へ供給する前記燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁と、前記主室内の圧力及び前記副室内の圧力に基づいて前記噴孔からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報を取得するよう構成されたトーチ強さ情報取得装置と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記トーチ強さ情報と熱効率と前記副室ガス供給路から前記副室へ供給する前記燃料ガスの量（以下、副室ガス供給量と記載する。）との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、前記副室ガス供給量を算出するよう構成された副室ガス供給量演算装置と、前記副室ガス供給量演算装置によって算出した前記副室ガス供給量に基づいて、前記供給圧制御弁を制御するよう構成された副室ガス供給圧制御装置と、を備える。
【００１０】
本発明者の知見によれば、副室内の圧力Ｐｓと主室内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）や比率Ｐｓ／Ｐｍは、噴孔から主室に噴出するトーチの強さと相関関係を有する。例えば、上記差圧ΔＰや上記比率Ｐｓ／Ｐｍが大きいほど、強いトーチが形成されやすい。このため、主室内の圧力Ｐｍ及び副室内の圧力Ｐｓに基づいて噴孔からのトーチの強さを推定し、トーチ強さ情報を取得することが可能である。
【００１１】
そこで、上記（１）に記載のガスエンジンにおける副室ガス供給量演算装置は、副室内の圧力と主室内の圧力に基づいて取得したトーチ強さ情報と、トーチ強さ情報とガスエンジンの熱効率と副室ガス供給量との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、副室ガス供給量を算出するよう構成されている。これにより、副室ガス供給量演算装置は、上記トーチ強さ情報と上記相関情報とに基づいて高い熱効率を実現する副室ガス供給量を算出することができる。
【００１２】
したがって、副室ガス供給圧制御装置は、副室ガス供給量演算装置によって算出した副室ガス供給量に基づいて供給圧制御弁を制御することにより、逆止弁を用いて燃料ガスを副室に供給する構成においても、高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、エンジンの熱効率を向上するとともに燃焼変動を抑制することが可能となる。
【００１３】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の副室式ガスエンジンにおいて、前記トーチ強さ情報取得装置は、前記主室内の圧力と前記副室内の圧力の差又は比率に基づいて前記トーチ強さ情報を取得するよう構成される。
【００１４】
上記（２）に記載の副室式ガスエンジンによれば、噴孔からのトーチ強さに対して高い相関性を有するトーチ強さ情報をトーチ強さ情報取得装置が取得することができる。これにより、トーチ強さを高い熱効率を実現する強さに制御しやすくなるため、エンジンの熱効率を向上する上述の効果を高めることができる。
【００１５】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の副室式ガスエンジンにおいて、ＮＯｘ排出量を検知するＮＯｘ量検知装置を更に備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ＮＯｘ排出量との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算装置は、前記ＮＯｘ量検知装置によって検知したＮＯｘ排出量と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成される。
【００１６】
上記（３）に記載の副室式ガスエンジンによれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、クリーンで高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００１７】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンにおいて、前記主室における燃焼変動量を検知する燃焼変動量検知装置を備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼変動量との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算装置は、前記燃焼変動量検知装置によって検知した前記燃焼変動量と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成される。
【００１８】
上記（４）に記載の副室式ガスエンジンによれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、安定的な燃焼状態を実現しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００１９】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンにおいて、ノッキングの状態を検知するノッキング検知装置を備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ノッキングの状態との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算装置は、前記ノッキング検知装置によって検知したノッキングの状態と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成される。
【００２０】
上記（５）に記載の副室式ガスエンジンによれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、ガスエンジンの損傷を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００２１】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンにおいて、前記主室からの排気の温度を検知する排気温度検知装置を備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記排気の温度との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算装置は、前記排気温度検知装置によって検知した前記主室からの排気の温度と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記排気の温度が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成される。
【００２２】
上記（６）に記載の副室式ガスエンジンによれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、排気温度が所定の基準を満たす範囲で高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、排気温度に起因する弊害を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００２３】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンにおいて、前記主室における燃焼期間を検知する燃焼期間検知装置を備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼期間との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算装置は、前記燃焼期間検知装置によって検知した前記燃焼期間と、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出するよう構成される。
【００２４】
上記（７）に記載の副室式ガスエンジンによれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、燃焼期間に起因する弊害を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００２５】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る副室式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する副室とを備える副室式ガスエンジンの運転制御方法であって、前記副室式ガスエンジンは、燃料ガスの供給源から前記副室に前記主室を介さずに前記燃料ガスを供給可能な副室ガス供給路と、前記副室ガス供給路に設けられた逆止弁と、前記副室ガス供給路における前記逆止弁の上流側に設けられ、前記副室へ供給する前記燃料ガスの圧力を調節可能な供給圧制御弁と、を備え、前記運転制御方法は、前記主室内の圧力及び前記副室内の圧力に基づいて前記噴孔からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報を取得するトーチ強さ情報取得ステップと、前記トーチ強さ情報取得装置によって取得した前記トーチ強さ情報と、前記トーチ強さ情報と熱効率と前記副室ガス供給路から前記副室へ供給する前記燃料ガスの量（以下、副室ガス供給量と記載する。）との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、前記副室ガス供給量を算出する副室ガス供給量演算ステップと、前記副室ガス供給量演算ステップで算出した前記副室ガス供給量に基づいて、前記供給圧制御弁を制御する副室ガス供給圧制御ステップと、を備える。
【００２６】
本発明者の知見によれば、副室内の圧力Ｐｓと主室内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）や比率Ｐｓ／Ｐｍは、噴孔から主室に噴出するトーチの強さと相関関係を有する。例えば、上記差圧ΔＰや上記比率Ｐｓ／Ｐｍが大きいほど、強いトーチが形成されやすい。このため、主室内の圧力Ｐｍ及び副室内の圧力Ｐｓに基づいて噴孔からのトーチの強さを推定し、トーチ強さ情報を取得することが可能である。
【００２７】
そこで、上記（８）に記載のガスエンジンの運転制御方法における副室ガス供給量演算ステップでは、副室内の圧力と主室内の圧力に基づいて取得したトーチ強さ情報と、トーチ強さ情報とガスエンジンの熱効率と副室ガス供給量との相関関係を示す相関情報と、に基づいて、副室ガス供給量を算出する。これにより、副室ガス供給量演算ステップでは、上記トーチ強さ情報と上記相関情報とに基づいて熱効率が高くなる副室ガス供給量を算出することができる。
【００２８】
したがって、副室ガス供給圧制御ステップでは、副室ガス供給量演算装置によって算出した副室ガス供給量に基づいて供給圧制御弁を制御することにより、逆止弁を用いて燃料ガスを副室に供給する構成においても、高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、エンジンの熱効率を向上するとともに燃焼変動を抑制することが可能となる。
【００２９】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法において、前記トーチ強さ情報取得ステップでは、前記主室内の圧力と前記主室内の圧力の差又は比率に基づいて前記トーチ強さ情報を取得する。
【００３０】
上記（９）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法によれば、噴孔からのトーチ強さに対して高い相関性を有するトーチ強さ情報をトーチ強さ情報取得ステップで取得することができる。これにより、トーチ強さを高い熱効率を実現する強さに制御しやすくなるため、エンジンの熱効率を向上する上述の効果を高めることができる。
【００３１】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法において、ＮＯｘ排出量を検知するＮＯｘ量検知ステップを更に備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ＮＯｘ排出量との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記ＮＯｘ量検知ステップで検知したＮＯｘ排出量と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出する。
【００３２】
上記（１０）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法によれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、クリーンで高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００３３】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法において、前記主室における燃焼変動量を検知する燃焼変動量検知ステップを更に備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼変動量との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記燃焼変動量検知ステップで検知した前記燃焼変動量と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で前記副室ガス供給量を算出する。
【００３４】
上記（１１）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法によれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、燃焼変動量が基準変動量を超えない範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、安定的な燃焼状態を実現しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００３５】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１１）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法において、ノッキングの状態を検知するノッキング検知ステップを更に備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記ノッキングの状態との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記ノッキング検知ステップで検知したノッキングの状態と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で前記副室ガス供給量を算出する。
【００３６】
上記（１２）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法によれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、ガスエンジンの損傷を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００３７】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１２）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法において、前記主室からの排気の温度を検知する排気温度検知ステップを更に備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記排気の温度との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記排気温度検知ステップで検知した前記主室からの排気の温度と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記排気温度が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出する。
【００３８】
上記（１３）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法によれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、排気温度が所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、排気温度に起因する弊害を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００３９】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１３）の何れか１項に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法において、前記主室における燃焼期間を検知する燃焼期間検知ステップを更に備え、前記相関情報は、前記トーチ強さ情報と前記熱効率と前記副室ガス供給量と前記燃焼期間との相関関係を示す情報であり、前記副室ガス供給量演算ステップでは、前記燃焼期間検知ステップで検知した前記燃焼期間と、前記トーチ強さ情報取得ステップで取得した前記トーチ強さ情報と、前記相関情報とに基づいて、前記燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で前記副室ガス供給量を算出する。
【００４０】
上記（１４）に記載の副室式ガスエンジンの運転制御方法によれば、逆止弁を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、燃焼期間が所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、燃焼期間に起因する弊害を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、高い熱効率を実現可能な副室式ガスエンジン及びその運転制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成を示す模式図ある。
【図２】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【図３】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【図４】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【図５】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【図６】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【図７】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【図８】一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成の一部を示す模式図ある。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
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、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また、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。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態に係る副室式ガスエンジン１００の概略構成を示す模式図ある。ガスエンジン１００は、ピストン２とシリンダヘッド４との間に画定される主室６と、副室口金７に形成された噴孔８を介して該主室６と連通する副室１０とを備える。
【００４５】
一実施形態では、例えば図１に示すように、ガスエンジン１００は、副室ガス供給路１２、逆止弁１４、供給圧制御弁１６、点火プラグ１７、開弁タイミング・開弁期間検知装置１８、熱効率演算装置２０、出力検知装置２２、燃料ガス量検知装置２４、副室ガス量演算装置２６、トーチ強さ情報取得装置２８、副室ガス供給量演算装置３０、副室ガス供給圧制御装置３２、及び記憶装置３４等を備える。
【００４６】
副室ガス供給路１２は、燃料ガス供給源（不図示）から主室６を介さずに副室１０に着火用の燃料ガスを供給可能に構成されている。また、主室６には、不図示の給気ポートから燃焼用の燃料ガスと空気との混合気（希薄予混合気）が供給されるように構成されている。
【００４７】
逆止弁１４は、副室ガス供給路１２に設けられ、燃料ガス供給源から副室１０への燃料ガスの流れを許容し、副室１０から燃料ガス供給源側へ燃料ガスが逆流しないように構成されている。逆止弁１４の弁体は、ばねによって閉弁側に付勢されており、燃料ガスの供給圧力と副室１０内の圧力との差圧（弁体の前後差圧）が所定差圧を上回った場合にばねの付勢力に抗して開弁位置に移動するよう構成されている。このため、逆止弁１４は、副室１０内の圧力が低く燃料ガス供給圧力と副室１０内の圧力との圧力差が大きい吸気行程に開弁して副室１０への燃料ガスの供給を許容し、副室１０内の圧力が高く燃料ガス供給圧力と副室１０内の圧力との圧力差が小さい燃焼行程及び排気行程で閉弁して副室１０から燃料ガス供給源（不図示）への燃料ガスの逆流を止める。このように、逆止弁１４の開弁期間は、燃料ガスの供給圧力と副室１０内の圧力との差圧により決まる。なお、排気行程の一部で燃料ガス供給圧力と副室１０内の圧力との差圧が所定差圧を上回る場合もあり、この場合には、吸気行程だけでなく排気行程の一部においても、逆止弁１４が開弁して副室１０への燃料ガスの供給が許容されることとなる。
【００４８】
供給圧制御弁１６は、副室ガス供給路１２における逆止弁１４の上流側に設けられており、副室ガス供給圧制御装置３２から送信された開度信号に応じて開度を変化させることにより、副室１０へ供給する燃料ガスの圧力（以下、「副室ガス供給圧」という。）を調節可能に構成されている。すなわち、燃料ガス供給源から副室ガス供給路１２における供給圧制御弁１６の上流側に一定圧力で供給された燃料ガスは、供給圧制御弁１６の開度に応じて供給圧制御弁１６の下流側の圧力を調整される。また、この圧力調整に伴って、副室ガス供給路１２から副室１０へ供給する燃料ガスの量（以下、「副室ガス供給量」という。）が調整される。
【００４９】
点火プラグ１７は、副室１０内に配置されている。そして、副室１０内において点火プラグがスパークすることで、副室ガス供給路１２から副室１０に供給された燃料ガスと主室６から噴孔８を介して流入した希薄混合気との混合気が着火され、トーチが生成される。
【００５０】
開弁タイミング・開弁期間検知装置１８は、逆止弁１４の開閉動作における開弁タイミングと開弁期間を、例えばギャップセンサ１９を用いて検知（計測）する。すなわち、開閉動作によって逆止弁１４の弁体が移動するので、開弁タイミング・開弁期間検知装置１８は、過電流式変異センサー等のギャップセンサ１９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１４の開弁タイミング及び開弁期間を検知する。なお、ガスエンジン１００が複数の気筒を備えている場合、開弁タイミング・開弁期間検知装置１８は、全ての気筒に設けられてもよいが、複数から選択した代表する一つの気筒（代表気筒）にのみ設けられてもよい。
【００５１】
熱効率演算装置２０は、出力検知装置２２で検知されたガスエンジン１００の出力値、及び燃料ガス量検知装置２４で検知された燃料ガス量に基づいて、ガスエンジン１００の熱効率を算出する。
【００５２】
出力検知装置２２は、ガスエンジン１００の出力として、例えばガスエンジン１００に連結された発電機の出力値等を検知する。
【００５３】
燃料ガス量検知装置２４は、主室６に供給された燃料ガス量と副室１０に供給された副室ガス量との合計を検知する。また、幾つかの実施形態では、燃料ガス量検知装置２４は、主室６に供給された燃料ガス量だけを検知するように構成されている。
【００５４】
副室ガス量演算装置２６は、開弁タイミング・開弁期間検知装置１８によって検知した逆止弁１４の開弁タイミング及び開弁期間に基づいて、必要に応じてエンジン回転数、負荷信号（ｋｗ信号）、燃料性状及び外気温度を参照して、副室ガス供給路１２から副室１０に実際に供給された燃料ガス量Ｑｇ（以下、「副室ガス量」という。）を演算する。
【００５５】
トーチ強さ情報取得装置２８は、主室６内の圧力Ｐｍ（以下、「筒内圧力」という場合がある。）及び副室１０内の圧力Ｐｓに基づいて、噴孔８からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報Ｓｔを取得するよう構成されている。
【００５６】
本発明者の知見によれば、副室１０内の圧力Ｐｓと主室６内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）や比率Ｐｓ／Ｐｍは、噴孔８から主室６に噴出するトーチの強さと相関関係を有する。例えば、上記差圧ΔＰや上記比率Ｐｓ／Ｐｍが大きいほど、強いトーチが形成されやすい。このため、主室６内の圧力Ｐｍ及び副室１０内の圧力Ｐｓに基づいて噴孔８からのトーチの強さを推定し、トーチ強さ情報Ｓｔを取得することが可能である。
【００５７】
そこで、副室ガス供給量演算装置３０は、副室１０内の圧力Ｐｓと主室６内の圧力Ｐｍに基づいて取得したトーチ強さ情報Ｓｔと、トーチ強さ情報Ｓｔとガスエンジン１００の熱効率Ｅｆと副室ガス供給路１２から副室１０へ供給する燃料ガスの量Ｑｓ（以下、「副室ガス供給量」という。）との相関関係を示す相関情報Ｉｒと、に基づいて、副室ガス供給量Ｑｓを算出するよう構成されている。これにより、副室ガス供給量演算装置３０は、トーチ強さ情報Ｓｔと相関情報Ｉｒとに基づいて最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓを算出することができる。
【００５８】
したがって、副室ガス供給圧制御装置３２は、副室ガス供給量演算装置３０によって算出した副室ガス供給量Ｑｓに基づいて供給圧制御弁１６を制御することにより、逆止弁１４を用いて燃料ガスを副室１０に供給する構成においても、最も高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、定格条件におけるエンジンの熱効率を向上するとともに燃焼変動を抑制することが可能となる。
【００５９】
なお、図示する例示的形態では、記憶装置３４には、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓとの相関関係を示す相関情報Ｉｒ（例えば３次元マッピング情報）が記憶されている。そして、副室ガス供給量演算装置３０は、副室ガス量演算装置２６から副室ガス量Ｑｇを入力され、トーチ強さ情報取得装置２８からトーチ強さ情報Ｓｔを入力され、記憶装置３４から相関情報Ｉｒを入力されることで、最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックする。そして、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓに対する熱効率Ｅｆ及びトーチ強さ情報Ｓｔが、相関情報Ｉｒとして記憶装置３４に逐次記憶される。このように、副室ガス供給量演算装置３０は、フィードバックされた情報に基づいて、ガスエンジン１００の運転中に相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新する。
【００６０】
かかるガスエンジン１００によれば、トーチ強さ情報Ｓｔを考慮して熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量Ｑｓをリアルタイムで決定できるので、例えば、燃料ガスの組成のばらつきや気温の変動等に起因して燃料ガスの状態（熱量等）が変化しても、ガスエンジンを運転しながら常に熱効率が高くなるように副室ガス供給圧を制御可能となる。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、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。また、季節変化に起因する燃料ガスの温度変動（密度変動）や希薄予混合ガスの湿度変動（空気の湿度変動）にも対応できるため、年間を通じて安定して高い熱効率を得ることができる。
【００６１】
ところで、上述したガスエンジン１００は、エンジンの起動時（立ち上げ時）、低回転数運転時、及び低負荷運転時等であっても、トーチ強さ情報Ｓｔ及び相関情報Ｉｒを考慮して副室ガス供給圧を適切に調整することができる。ガスエンジン１００の立ち上げ時には、トーチ強さ情報Ｓｔに応じて副室ガス供給圧を徐々に上げていくことにより、スムーズな立ち上げを実現することが可能となる。
【００６２】
このため、ガスエンジン１００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。
【００６３】
一実施形態では、例えば図２に示すように、トーチ強さ情報取得装置２８は、主室６内の圧力Ｐｍを検知する主室内圧力検知装置３６と、副室１０内の圧力Ｐｓを検知する副室内圧力検知装置３８と、トーチ強さ演算装置４０とを備えていてもよい。この場合、トーチ強さ演算装置４０は、主室内圧力検知装置３６によって検知した主室６内の圧力Ｐｍと副室内圧力検知装置３８によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓとに基づいて、噴孔８からのトーチの強さに相関するトーチ強さ情報Ｓｔを算出する。
【００６４】
図２に例示する形態では、トーチ強さ演算装置４０は、副室内圧力検知装置３８によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓと主室内圧力検知装置３６によって検知した主室６内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）に基づいて上記トーチ強さ情報を算出してもよいし、副室内圧力検知装置３８によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓと主室内圧力検知装置３６によって検知した主室６内の圧力Ｐｍとの比率Ｐｓ／Ｐｍに基づいて上記トーチ強さ情報Ｓｔを算出してもよい。これにより、トーチ強さに対して高い相関性を有するトーチ強さ情報Ｓｔを取得することができる。したがって、トーチ強さを高い熱効率を実現する強さに制御しやすくなるため、エンジンの熱効率を向上する上述の効果を高めることができる。
【００６５】
図２に例示する形態では、トーチ強さ演算装置４０は、好ましくは、副室内圧力検知装置３８によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓと主室内圧力検知装置３６によって検知した主室６内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）の最大値を上記トーチ強さ情報Ｓｔとして取得してもよいし、副室内圧力検知装置３８によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓと主室内圧力検知装置３６によって検知した主室６内の圧力Ｐｍとの比率Ｐｓ／Ｐｍの最大値をトーチ強さ情報Ｓｔとして取得してもよい。また、幾つかの実施形態では、トーチ強さ演算装置４０は、点火プラグ１７の点火直後の所定のタイミングにおける副室１０内の圧力Ｐｓと主室６内の圧力Ｐｎとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）又は比率Ｐｓ／Ｐｍをトーチ強さ情報Ｓｔとして取得してもよい。これにより、トーチ強さに対してより高い相関性を有するトーチ強さ情報Ｓｔを取得することができる。したがって、トーチ強さを高い熱効率を実現する強さに制御しやすくなるため、エンジンの熱効率を向上する上述の効果を更に高めることができる。
【００６６】
一実施形態では、例えば図３に示すように、トーチ強さ情報取得装置２８は、副室１０内の圧力Ｐｓと主室６内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）を検知する差圧センサー４２と、トーチ強さ演算装置４０とを備えていてもよい。
【００６７】
図３に例示する形態では、トーチ強さ演算装置４０は、差圧センサー４２によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓと主室６内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）に基づいて、上記トーチ強さ情報Ｓｔを算出する。これにより、トーチ強さに対して高い相関性を有するトーチ強さ情報Ｓｔを取得することができる。したがって、トーチ強さを高い熱効率を実現する強さに制御しやすくなるため、エンジンの熱効率を向上する上述の効果を高めることができる。
【００６８】
図３に例示する形態では、トーチ強さ演算装置４０は、好ましくは、差圧センサー４２によって検知した副室１０内の圧力Ｐｓと主室６内の圧力Ｐｍとの差圧ΔＰ（＝Ｐｓ−Ｐｍ）の最大値をトーチ強さ情報Ｓｔとして取得する。これにより、トーチ強さに対してより高い相関性を有するトーチ強さ情報Ｓｔを取得することができる。したがって、トーチ強さを高い熱効率を実現する強さに制御しやすくなるため、エンジンの熱効率を向上する上述の効果を更に高めることができる。
【００６９】
一実施形態では、図４に示すように、副室ガス供給量演算装置３０は、ガスエンジン１００が備えるＮＯｘ量検知装置４４によって検知したＮＯｘ排出量Ｄｎと、トーチ強さ情報取得装置２８によって取得したトーチ強さ情報Ｓｔと、相関情報Ｉｒとに基づいて、ＮＯｘ排出量Ｄｎが基準排出量を超えない範囲で最も熱効率が高くなるように、副室ガス供給量を算出するよう構成されている。この場合、相関情報Ｉｒは、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量ＱｓとＮＯｘ排出量Ｄｎとの相関関係を示す情報である。
【００７０】
かかる構成によれば、逆止弁１４を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で最も高い熱効率を実現するトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、クリーンで高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００７１】
なお、図４に例示する形態では、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量ＱｓとＮＯｘ排出量Ｄｎとの相関関係を示す相関情報Ｉｒは、記憶装置３４に記憶されている。副室ガス供給量演算装置３０は、副室ガス量演算装置２６から副室ガス量Ｑｇを入力され、トーチ強さ情報取得装置２８からトーチ強さ情報Ｓｔを入力され、記憶装置３４から相関情報Ｉｒを入力されることで、ＮＯｘ排出量が基準排出量を超えない範囲で最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックする。そして、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓと、そのときの熱効率Ｅｆとトーチ強さ情報ＳｔとＮＯｘ排出量Ｄｎとが、相関情報Ｉｒとして記憶装置３４に逐次記憶される。このように、副室ガス供給量演算装置３０は、フィードバックされた情報に基づいて、ガスエンジン１００の運転中に相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新する。
【００７２】
かかるガスエンジン１００によれば、トーチ強さ情報Ｓｔを考慮して、ＮＯｘ排出量Ｄｎが基準排出量を超えない範囲で熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量Ｑｓをリアルタイムで決定できるので、例えば、燃料ガスの組成のばらつきや気温の変動等に起因して燃料ガスの状態（熱量等）が変化しても、ガスエンジンを運転しながら常に熱効率が高くなるように副室ガス供給圧を制御可能となる。
【００７３】
一実施形態では、図５に示すように、副室ガス供給量演算装置３０は、ガスエンジン１００が備える燃焼変動量検知装置４６によって検知した主室６の燃焼変動量Ｖｃと、トーチ強さ情報取得装置２８によって取得したトーチ強さ情報Ｓｔと、相関情報Ｉｒとに基づいて、燃焼変動量Ｖｃが基準変動量を超えない範囲で最も熱効率が高くなるように、副室ガス供給量を算出するよう構成されている。この場合、相関情報Ｉｒは、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓと燃焼変動量Ｖｃとの相関関係を示す情報である。燃焼変動量検知装置４６は、例えば筒内圧力の変動に基づいて燃焼変動量Ｖｃを検知する。
【００７４】
かかる構成によれば、逆止弁１４を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、燃焼変動量Ｖｃが基準変動量を超えない範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、安定的な燃焼状態を実現しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００７５】
なお、図５に例示する形態では、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓと燃焼変動量Ｖｃとの相関関係を示す相関情報Ｉｒは、記憶装置３４に記憶されている。副室ガス供給量演算装置３０は、副室ガス量演算装置２６から副室ガス量Ｑｇを入力され、トーチ強さ情報取得装置２８からトーチ強さ情報Ｓｔを入力され、記憶装置３４から相関情報Ｉｒを入力されることで、燃焼変動量Ｖｃが基準変動量を超えない範囲で最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックする。そして、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓと、そのときの熱効率Ｅｆとトーチ強さ情報Ｓｔと燃焼変動量Ｖｃとが、相関情報Ｉｒとして記憶装置３４に逐次記憶される。このように、副室ガス供給量演算装置３０は、フィードバックされた情報に基づいて、ガスエンジン１００の運転中に相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新する。
【００７６】
かかるガスエンジン１００によれば、トーチ強さ情報Ｓｔを考慮して、燃焼変動量Ｖｃが基準排出量を超えない範囲で熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量Ｑｓをリアルタイムで決定できるので、例えば、燃料ガスの組成のばらつきや気温の変動等に起因して燃料ガスの状態（熱量等）が変化しても、ガスエンジンを運転しながら常に熱効率が高くなるように副室ガス供給圧を制御可能となる。
【００７７】
一実施形態では、図６に示すように、副室ガス供給量演算装置３０は、ガスエンジン１００が備えるノッキング検知装置４８によって検知したノッキングの状態Ｋｓと、トーチ強さ情報取得装置２８によって取得したトーチ強さ情報Ｓｔと、相関情報Ｉｒとに基づいて、ノッキングの状態Ｋｓが基準状態より悪化しない範囲で最も熱効率が高くなるように、副室ガス供給量を算出するよう構成されている。この場合、相関情報Ｉｒは、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓとノッキングの状態Ｋｓとの相関関係を示す情報である。
【００７８】
ノッキング検知装置４８は、例えば筒内圧力の振動状態（所定周波数帯における振動状態）に基づいて、ノッキングの強度及び発生頻度を検知する。この場合、「ノッキングの状態Ｋｓが基準状態より悪化しない」とは、ノッキングの強度又は発生頻度が基準値以下であることを意味する。
【００７９】
かかる構成によれば、逆止弁１４を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、ノッキングの状態が基準状態より悪化しない範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、ガスエンジン１００の損傷を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００８０】
なお、図６に例示する形態では、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓとノッキングの状態Ｋｓとの相関関係を示す相関情報Ｉｒは、記憶装置３４に記憶されている。副室ガス供給量演算装置３０は、副室ガス量演算装置２６から副室ガス量Ｑｇを入力され、トーチ強さ情報取得装置２８からトーチ強さ情報Ｓｔを入力され、記憶装置３４から相関情報Ｉｒを入力されることで、ノッキングの状態Ｋｓが基準状態より悪化しない範囲で最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックする。そして、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓと、そのときの熱効率Ｅｆとトーチ強さ情報Ｓｔとノッキングの状態Ｋｓとが、相関情報Ｉｒとして記憶装置３４に逐次記憶される。このように、副室ガス供給量演算装置３０は、フィードバックされた情報に基づいて、ガスエンジン１００の運転中に相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新する。
【００８１】
かかるガスエンジン１００によれば、トーチ強さ情報Ｓｔを考慮して、ノッキングの状態Ｋｓが基準状態より悪化しない範囲で熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量Ｑｓをリアルタイムで決定できるので、ガスエンジンの損傷を抑制しつつ、ガスエンジンを運転しながら常に熱効率が高くなるように副室ガス供給圧を制御可能となる。
【００８２】
一実施形態では、図７に示すように、副室ガス供給量演算装置３０は、ガスエンジン１００が備える排気温度検知装置５０によって検知した主室６からの排気の温度Ｔｅと、トーチ強さ情報取得装置２８によって取得したトーチ強さ情報Ｓｔと、相関情報Ｉｒとに基づいて、排気温度Ｔｅが所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなるように、副室ガス供給量Ｑｓを算出するよう構成されている。この場合、相関情報Ｉｒは、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓと排気温度Ｔｅとの相関関係を示す情報である。
【００８３】
かかる構成によれば、逆止弁１４を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、排気温度Ｔｅが所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、排気温度に起因する弊害を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００８４】
なお、図７に例示する形態では、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓと排気温度Ｔｅとの相関関係を示す相関情報Ｉｒは、記憶装置３４に記憶されている。副室ガス供給量演算装置３０は、副室ガス量演算装置２６から副室ガス量Ｑｇを入力され、トーチ強さ情報取得装置２８からトーチ強さ情報Ｓｔを入力され、記憶装置３４から相関情報Ｉｒを入力されることで、排気温度Ｔｅが所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックする。そして、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓと、そのときの熱効率Ｅｆとトーチ強さ情報Ｓｔと排気温度Ｔｅとが、相関情報Ｉｒとして記憶装置３４に逐次記憶される。このように、副室ガス供給量演算装置３０は、フィードバックされた情報に基づいて、ガスエンジン１００の運転中に相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新する。
【００８５】
かかるガスエンジン１００によれば、トーチ強さ情報Ｓｔを考慮して、排気温度Ｔｅが所定の基準を満たす範囲で熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量Ｑｓをリアルタイムで決定できるので、例えば、燃料ガスの組成のばらつきや気温の変動等に起因して燃料ガスの状態（熱量等）が変化しても、ガスエンジンを運転しながら常に熱効率が高くなるように副室ガス供給圧を制御可能となる。
【００８６】
一実施形態では、例えば図８に示すように、副室ガス供給量演算装置３０は、ガスエンジン１００が備える燃焼期間検知装置５２によって検知した主室６の燃焼期間Ｕｃと、トーチ強さ情報取得装置２８によって取得したトーチ強さ情報Ｓｔと、相関情報Ｉｒとに基づいて、燃焼期間Ｕｃが所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなるように、副室ガス供給量を算出するよう構成されている。この場合、相関情報Ｉｒは、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓと燃焼期間Ｕｃとの相関関係を示す情報である。
【００８７】
かかる構成によれば、逆止弁１４を用いて副室に燃料ガスを供給する構成においても、燃焼期間Ｕｃが所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなるトーチ強さとなるように、副室ガス供給圧を制御することができる。これにより、燃焼期間に起因する弊害を抑制しつつ高効率なエンジンの運転が可能となる。
【００８８】
なお、図７に例示する形態では、トーチ強さ情報Ｓｔと熱効率Ｅｆと副室ガス供給量Ｑｓと燃焼期間Ｕｃとの相関関係を示す相関情報Ｉｒは、記憶装置３４に記憶されている。副室ガス供給量演算装置３０は、副室ガス量演算装置２６から副室ガス量Ｑｇを入力され、トーチ強さ情報取得装置２８からトーチ強さ情報Ｓｔを入力され、記憶装置３４から相関情報Ｉｒを入力されることで、燃焼期間Ｕｃが所定の基準を満たす範囲で最も熱効率が高くなる副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックする。そして、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓと、そのときの熱効率Ｅｆとトーチ強さ情報Ｓｔと燃焼期間Ｕｃとが、相関情報Ｉｒとして記憶装置３４に逐次記憶される。このように、副室ガス供給量演算装置３０は、フィードバックされた情報に基づいて、ガスエンジン１００の運転中に相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新する。
【００８９】
かかるガスエンジン１００によれば、トーチ強さ情報Ｓｔを考慮して、燃焼期間Ｕｃが所定の基準を満たす範囲で熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量Ｑｓをリアルタイムで決定できるので、燃焼期間に起因する弊害を抑制しつつ、ガスエンジンを運転しながら常に熱効率が高くなるように副室ガス供給圧を制御可能となる。
【００９０】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００９１】
例えば、図４〜図８に示した幾つかの実施形態では、副室ガス供給量演算装置３０は、ＮＯｘ排出量Ｄｎ、燃焼変動量Ｖｃ、ノッキングの状態Ｋｓ、排気温度Ｔｅ及び燃焼期間Ｕｃの何れか一つを制約条件として、熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量を算出した。しかしながら、副室ガス供給量演算装置３０は、これらの制約条件を任意に組み合わせて、複数の制約条件下で熱効率が最も高くなるように副室ガス供給量を算出してもよい。
【００９２】
また、これらの制約条件以外に適宜制約条件を付加してもよく、例えば、副室ガス供給量演算装置３０は、筒内圧力が基準圧力を上回らない範囲で熱効率が最も高くなるように、副室ガス供給量Ｑｓを算出するよう構成されていてもよい。
【００９３】
また、上述した副室ガス供給量Ｑｓの制御に点火時期や空気過剰率の制御を適宜組み合わせてもよい。
【００９４】
また、上述した幾つかの実施形態では、フィードバックされた副室ガス供給量Ｑｓに基づいて相関情報Ｉｒをリアルタイムで生成し更新する形態について説明した。しかし、本発明において、副室ガス供給量Ｑｓをフィードバックすることは必須ではなく、記憶装置３４に記憶された相関情報Ｉｒを更新しなくともよい。この場合、副室ガス供給量演算装置３０は、相関情報Ｉｒとして、記憶装置３４に予め記憶された相関情報のみを副室ガス供給量Ｑｓの算出に用いてもよい。
【００９５】
また、副室式ガスエンジン１００は、相関情報Ｉｒを記憶した記憶装置３４を備えていなくともよい。この場合、副室ガス供給量演算装置３０は、相関情報Ｉｒを副室式ガスエンジン１００の外部から取得すればよい。
【符号の説明】
【００９６】
２  ピストン
４  シリンダヘッド
６  主室
７  副室口金
８  噴孔
１０  副室
１２  副室ガス供給路
１４  逆止弁
１６  供給圧制御弁
１７  点火プラグ
１８  開弁タイミング・開弁期間検知装置
１９  ギャップセンサ
２０  熱効率演算装置
２２  出力検知装置
２４  燃料ガス量検知装置
２６  副室ガス量演算装置
２８  トーチ強さ情報取得装置
３０  副室ガス供給量演算装置
３２  副室ガス供給圧制御装置
３４  記憶装置
３６  主室内圧力検知装置
３８  副室内圧力検知装置
４０  トーチ強さ演算装置
４２  差圧センサー
４４  ＮＯｘ排出量検知装置
４６  燃焼変動量検知装置
４８  ノッキング検知装置
５０  排気温度検知装置
５２  燃焼期間検知装置
１００  ガスエンジン
Ｄｎ  排出量
Ｅｆ  熱効率
Ｉｒ  相関情報
Ｋｓ  ノッキング状態
Ｌ  間隔
Ｐｍ，Ｐｓ  圧力
Ｑｇ  副室ガス量
Ｑｓ  副室ガス供給量
Ｓｔ  トーチ強さ情報
Ｔｅ  排気温度
Ｕｃ  燃焼期間
Ｖｃ  燃焼変動量
【図１】
0006630576.tif 000002
【図２】
0006630576.tif 000003
【図３】
0006630576.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006630576.tif 000006
【図６】
0006630576.tif 000007
【図７】
0006630576.tif 000008
【図８】
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