(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を介して給気された空気と、燃料ガス供給管を通って燃料流量制御弁により燃料供給量が制御された燃料ガスとを混合して燃焼室内に供給し、エンジンを着火燃焼せしめるガスエンジンシステムの制御方法において、
前記燃料流量制御弁の開度が全開もしくはこれに近い値となり且つエンジン出力が増加傾向にある場合には、前記燃料ガス供給管の前記燃料流量制御弁より上流側にて前記燃料ガスの一部を分岐し、該分岐した燃料ガス流量が、分岐された側の燃料ガス流量より少ない一定流量となるようにし、ガス供給分岐管上に設置されＯＮ／ＯＦＦ制御される分岐制御弁を介して前記分岐した燃料ガスを、前記ガス供給分岐管からシリンダヘッドの各給気入口に接続される給気枝管にそれぞれ供給して各燃焼室内に供給し、
前記燃料ガスの残分を、ガス供給主管からシリンダ毎に分岐されたガス供給枝管に設けられた前記燃料流量制御弁に供給し、該燃料流量制御弁にて制御された燃料ガス量を前記給気枝管にそれぞれ供給して各燃焼室内に供給し、
前記分岐制御弁にて供給される一定流量の燃料ガス流量と前記燃料流量制御弁にて制御される燃料ガス流量との合燃料ガス流量が、エンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整され、
エンジン出力が予め設定された所定値以下となった場合には、前記分岐制御弁を閉とし、前記ガス供給主管にのみによって前記燃料ガスを供給し、該燃料ガスがエンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整されることを特徴とするガスエンジンシステムの制御方法。
【請求項２】
前記ガス供給分岐枝管上に、前記燃料ガスの流量を調整するガス調整弁を備えており、前記エンジンの燃焼室に不具合が生じた場合に、該当する燃焼室に対応した前記燃料流量制御弁と、前記ガス調整弁を共に閉に制御して前記燃料ガスの通流を停止することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンシステムの制御方法。
【請求項３】
過給機を介して給気された空気と、燃料ガス供給管を通って燃料流量制御弁により燃料供給量が制御された燃料ガスとを混合して燃焼室内に供給し、エンジンを着火燃焼せしめるガスエンジンシステムにおいて、
前記燃料供給管を、ガス供給主管と前記燃料流量制御弁の上流側から分岐させたガス供給分岐管とに分岐させ、該分岐したガス供給分岐管の燃料ガス流量が、分岐された前記ガス供給主管の燃料ガス流量より少ない一定流量となるようにし、前記ガス供給分岐管上にＯＮ／ＯＦＦ制御され開状態にて前記ガス供給分岐管に燃料ガスを通流させる分岐制御弁を設け、
前記分岐制御弁を介して分岐した燃料ガスを、前記ガス供給分岐管からシリンダヘッドの各給気入口に接続される給気枝管にそれぞれ供給するガス供給分岐枝管と、前記ガス供給主管からの燃料ガスを、前記給気枝管にそれぞれ供給するガス供給枝管とを設け、
前記燃料流量制御弁の開度が全開もしくはこれに近い値となり且つエンジン出力が増加傾向にある場合には、前記分岐制御弁を開いて前記ガス供給分岐管に燃料ガスを供給し、前記分岐制御弁にて供給される一定流量の燃料ガス流量と前記燃料流量制御弁にて制御される燃料ガス流量との合燃料ガス流量が、エンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整され、
エンジン出力が予め設定された所定値以下となった場合には、前記分岐制御弁を閉じて前記ガス供給主管のみによって前記燃料ガスを供給し、該燃料ガスがエンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整されるように構成したことを特徴とするガスエンジンシステム。
【請求項４】
前記ガス供給分岐管から各燃焼室に接続されるガス供給分岐枝管上に、前記燃料ガスの流量を調整するガス調整弁を備えたことを特徴とする請求項３記載のガスエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガス調整弁にて流量調整された燃料ガスと、過給機を介して供給される空気を所定の空燃比にて混合し、混合ガスをエンジンの燃焼室内に供給して燃焼せしめるガスエンジンシステムの制御方法及び該システムに関し、特に、低カロリーで発熱量が変動しやすい燃料ガスを用いる場合やエンジンの出力変動が大きい場合においても高精度の空燃比制御を可能としたガスエンジンシステムの制御方法及び該システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスエンジンのうち特に小型ガスエンジンにおいては、一般的に過給機上流にて燃料ガスと空気を混合させて燃焼室へ供給する過給機前吸込み方式を採用していた。
一方、従来の大型ガスエンジンの多くは、燃料ガスと空気の混合比（空燃比）及びガス投入量を各シリンダにより均一化する必要があるため、各シリンダの直前に設置した燃料ガス調整弁にて燃焼室へ燃料ガスを供給している。この方式を採用することにより、各シリンダに供給される空燃比及びガス投入量が均一化されるとともに、各シリンダにおける仕事が効率化され、さらにまた、シリンダ直前にて燃料ガスと空気とを混合する構成であるため、混合ガス供給路における可燃域を短くすることができ安全性が向上する。
【０００３】
また、上記した２つの方式を組み合わせた技術として、特許文献１（特開２００１−１３２５５０号公報）の技術が提供されている。この技術においては、ガスコンプレッサによって加圧された燃料ガスを給気通路のシリンダ入口またはシリンダ内に供給するとともに、前記ガスコンプレッサにて加圧する前の燃料ガスを過給機上流側の空気通路に供給し、前記シリンダ側への燃料ガス供給と過給機上流側への燃料ガス供給とを切換え可能に構成している。
しかしながら、特許文献１においては、ガスコンプレッサによって加圧された燃料ガスを給気通路のシリンダ入口またはシリンダ内に供給する燃料ガス供給系では、燃料ガスを過給空気圧よりも高圧に圧縮する必要があるが、燃料ガスとして炭鉱メタンガス等の低カロリーガス（発熱量の低いガス）を用いる場合には、低圧で大流量のガスを圧縮するために大型で大容量のガスコンプレッサを必要とする。一方、前記ガスコンプレッサにて加圧する前の燃料ガスを過給機上流側の空気通路に供給する燃料ガス供給系では、可燃性の燃料ガスを過給機で高温、高圧に加圧するため、過給機出口で燃料ガスが爆発する危険性を内包している。
【０００４】
そこで、特許文献２（特開２００６−２４４９９５４号公報）では、燃料ガスの一方を過給機入口空気と混合しこの混合気を過給機に供給すると共に、燃料ガスの他方をシリンダ毎の給気通路内の給気と混合しこの混合気をエンジンの各シリンダに供給するように構成し、過給機側ガス供給通路のガス流量を調整する過給機側燃料流量制御弁と各シリンダ側ガス供給通路のガス流量を調整するシリンダ側燃料流量制御弁とを設け、過給機側燃料流量制御弁の開度を制御して、過給機側ガス供給通路への燃料ガス量を、過給機に供給する混合気中の燃料ガス濃度が可燃下限界ガス濃度以下に保持されるように調整するガス量コントローラを設けた構成を開示している。これによれば、過給機出口での燃料ガスの爆発の可能性を皆無とするとともに、低カロリーガス（発熱量の低いガス）燃料を用いる場合においてもシリンダ毎の給気通路への燃料ガス圧縮用のガスコンプレッサの動力を低減して該ガスコンプレッサを小型化、小容量化することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３２５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２４４９９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、特許文献２によれば、低カロリーガスであっても十分な燃料ガスの供給量を確保でき、また燃料ガス圧縮用のガスコンプレッサを小型化、小容量化することが可能であるが、さらに過給機入口空気に混合する燃料ガス量を、簡単な構成で以って適正に制御でき、且つ燃料ガスがカロリー変動する場合にも適用可能な制御方法が望まれていた。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、低カロリーで発熱量が変動しやすい燃料ガスにおいても高精度の空燃比制御を可能としたガスエンジンシステムの制御方法及び該システム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】
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、過給機を介して給気された空気と、燃料ガス供給管を通って燃料流量制御弁により燃料供給量が制御された燃料ガスとを混合して燃焼室内に供給し、エンジンを着火燃焼せしめるガスエンジンシステムの制御方法において、
前記燃料流量制御弁の開度が全開もしくはこれに近い値となり且つエンジン出力が増加傾向にある場合には、前記燃料ガス供給管の前記燃料流量制御弁より上流側にて前記燃料ガスの一部を分岐し、該分岐した燃料ガス流量が、分岐された側の燃料ガス流量より少ない一定流量となるようにし、ガス供給分岐管上に設置されＯＮ／ＯＦＦ制御される分岐制御弁を介して前記分岐した燃料ガスを、前記ガス供給分岐管からシリンダヘッドの各給気入口に接続される給気枝管にそれぞれ供給して各燃焼室内に供給し、
前記燃料ガスの残分を、ガス供給主管からシリンダ毎に分岐されたガス供給枝管に設けられた前記燃料流量制御弁に供給し、該燃料流量制御弁にて制御された燃料ガス量を前記給気枝管にそれぞれ供給して各燃焼室内に供給し、
前記分岐制御弁にて供給される一定流量の燃料ガス流量と前記燃料流量制御弁にて制御される燃料ガス流量との合燃料ガス流量が、エンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整され、
エンジン出力が予め設定された所定値以下となった場合には、前記分岐制御弁を閉とし、前記ガス供給主管にのみによって前記燃料ガスを供給し、該燃料ガスがエンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、燃料ガスが低カロリーである場合又はエンジン出力が高出力である場合のように、燃料ガス供給量が多くなる場合にのみ、ガス供給分岐管を介して燃料ガスを供給することにより、必要燃料ガス量を確保しつつ高精度の空燃比制御が可能となる。
また、燃料ガスと空気との混合を、シリンダ直前にて行っているため混合ガスからシリンダまでの経路を短くすることができ、爆発等の危険性を回避し安全性を確保できる。
【０００９】
また、前記ガス供給分岐管から各燃焼室に接続されるガス供給分岐枝管上に、前記燃料ガスの流量を調整するガス調整弁を備えており、前記エンジンの燃焼室に不具合が生じた場合に、該当する燃焼室に対応した前記燃料流量制御弁と、前記ガス調整弁を共に閉に制御して前記燃料ガスの通流を停止することを特徴とする。
ガスエンジンの運転中に、何れかのシリンダ（燃焼室）に不具合が生じた場合、該当するシリンダに対応する燃料流量制御弁と、分岐制御弁を閉じることにより、ガスエンジン全体の運転を停止することなく、不具合が生じたシリンダのみ運転を停止し、燃料ガスのシリンダへの供給を確実に停止することが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明では、前記燃料流量制御弁の開度が全開状態で且つエンジン出力が増加傾向にあるときに、前記燃料ガスが低カロリーである場合又はエンジン出力が高出力であると判断し、前記分岐制御弁を開とすることを特徴とする。
これにより、ガス供給分岐管を介して供給する燃料ガスの要否を簡単に且つ確実に判断することができ、高精度の空燃比制御が可能となる。
【００１１】
さらにまた、本発明では、エンジン出力を検出し、該エンジン出力が予め設定された所定値以下となったら前記燃料ガスが高カロリー又はエンジン出力が低出力となったことを判断し、前記分岐制御弁を閉じることを特徴とする。
このように、燃料ガス流量制御弁にて制御可能な燃料ガス流量の最大閾値を予め求めておき、該最大閾値となる所定値以下となったら分岐制御弁を閉じて前記燃料流量制御弁のみで燃料ガス流量を調整する。これにより、簡単で且つ高精度の制御が可能となる。
【００１２】
また、過給機を介して給気された空気と、燃料ガス供給管を通って燃料流量制御弁により燃料供給量が制御された燃料ガスとを混合して燃焼室内に供給し、エンジンを着火燃焼せしめるガスエンジンシステムにおいて、
前記燃料供給管を、ガス供給主管と前記燃料流量制御弁の上流側から分岐させたガス供給分岐管とに分岐させ、該分岐したガス供給分岐管の燃料ガス流量が、分岐された前記ガス供給主管の燃料ガス流量より少ない一定流量となるようにし、前記ガス供給分岐管上にＯＮ／ＯＦＦ制御され開状態にて前記ガス供給分岐管に燃料ガスを通流させる分岐制御弁を設け、
前記分岐制御弁を介して分岐した燃料ガスを、前記ガス供給分岐管からシリンダヘッドの各給気入口に接続される給気枝管にそれぞれ供給するガス供給分岐枝管と、前記ガス供給主管からの燃料ガスを、前記給気枝管にそれぞれ供給するガス供給枝管とを設け、
前記燃料流量制御弁の開度が全開もしくはこれに近い値となり且つエンジン出力が増加傾向にある場合には、前記分岐制御弁を開いて前記ガス供給分岐管に燃料ガスを供給し、前記分岐制御弁にて供給される一定流量の燃料ガス流量と前記燃料流量制御弁にて制御される燃料ガス流量との合燃料ガス流量が、エンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整され、
エンジン出力が予め設定された所定値以下となった場合には、前記分岐制御弁を閉じて前記ガス供給主管のみによって前記燃料ガスを供給し、該燃料ガスがエンジン出力に応じた流量になるように前記燃料流量制御弁の開度制御によって調整されるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上記載のごとく本発明によれば、低カロリーで発熱量が変動しやすい燃料ガスにおいても高精度の空燃比制御を可能としたガスエンジンシステムの制御方法及び該システムを提供することが可能である。
即ち、本発明によれば、燃料ガスが低カロリーである場合又はエンジン出力が高出力である場合のように、燃料ガス供給量が多くなる場合にのみ、ガス供給分岐管及びガス供給分岐枝管を介して燃料ガスを供給することにより、必要燃料ガス量を確保しつつ高精度の空燃比制御が可能となる。
また本発明によれば、燃料ガスと空気との混合を、シリンダ直前にて行っているため混合ガスからシリンダまでの経路を短くすることができ、爆発等の危険性を回避し安全性を確保できる。
さらに、ガスエンジンの運転中に、何れかのシリンダに不具合が生じた場合、該当するシリンダに対応する燃料流量制御弁と、分岐制御弁を閉じることにより、ガスエンジン全体の運転を停止することなく、不具合が生じたシリンダのみ運転を停止し、燃料ガスのシリンダへの供給を確実に停止することが可能となる。
【００１４】
さらにまた、ガス供給分岐管及びガス供給分岐枝管を介して燃料ガスを供給する際に、ある決まった所定の流量の燃料ガスを供給するようにしているため、燃料流量制御弁における空燃比制御が簡単に行える。
また、燃料流量制御弁の開度が全開状態で且つエンジン出力が増加傾向にあるときに前記分岐制御弁を開とすることにより、ガス供給分岐管、ガス供給分岐枝管を介して供給する燃料ガスの要否を簡単に且つ確実に判断することができ、高精度の空燃比制御が可能となる。
さらに、エンジン出力が予め設定された所定値以下となったら分岐制御弁を閉じることにより、簡単で且つ高精度の制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載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特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例に係るガスエンジンシステムの全体構成図、図２は図１のバイパス構造の部分拡大図である。
尚、本実施例では、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、且つ点火用副室を有する構成につき説明するが、本実施例の構成はこの形式のガスエンジンに限定されるものではなく、燃焼方式によるガスエンジンにも適用可能である。また、駆動対象は図示されるように発電機が好ましいが、発電機以外の場合にも適用可能である。
【００１６】
図１を参照して、本実施例に係るガスエンジンシステムの全体構成につき説明する。
同図において、１はエンジン（ガスエンジン）、４は該エンジン１のシリンダヘッド、１３は該エンジン１に直結駆動される発電機、１４はフライホイール、７は排気タービン７ａ及びコンプレッサ７ｂからなる過給機である。３は前記各シリンダヘッド４の給気入口に接続される給気枝管、２は前記コンプレッサ７ｂの給気出口と前記各給気枝管３とを接続する給気管、９は該給気管２を流れる給気を冷却する給気冷却器である。
５は前記各シリンダヘッドの排気出口に接続される排気管、６は前記各排気管５に接続される排気集合管、１１０は前記排気タービン３ａの排気ガス出口からの排気ガスを排出するための排気出口管である。
【００１７】
１１は排気バイパス管で、前記排気集合管６の排気タービン７ａ入口側から分岐されて該排気タービン７ａをバイパスし、該排気タービン７ａ出口側の排気出口管１１０に接続されている。１２は該排気バイパス管１１の通路面積を変化せしめる排気バイパス弁である。
１０は外部から空気を前記過給機７のコンプレッサ７ｂに導入するための過給機入口空気通路である。２１は燃料ガスを収容する燃料ガスタンク（図示省略）から燃料ガスが導入されるガス供給管で、該ガス供給管２１はガス供給主管２６に接続され、該ガス供給主管２６途中でシリンダ毎に分岐されガス供給枝管２７となって前記各給気枝管３に接続されている。
【００１８】
１８は前記シリンダ側ガス供給管２１２に設置されて該シリンダ側ガス供給管２１２を流れる燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサである。２０は前記各ガス供給枝管２７に設置されて該各ガス供給枝管２７の通路面積即ち燃料ガス流量を制御する燃料流量制御弁である。
３０は、前記ガス供給管２１から分岐したガス供給分岐管である。該ガス供給分岐管３０は、前記ガス流量調整弁２０よりガス流れ上流側から分岐しており、該ガス供給分岐管３０を通流するガス流量は、前記ガス供給主管２６を通流するガス流量よりも小さく設定されている。
【００１９】
１５はエンジン回転数を検出する回転数センサ、０１３は前記発電機１３の負荷つまりエンジン負荷を検出する負荷検出器、１７は前記給気管２における給気圧力を検出する給気圧力センサ、１６は前記給気管２における給気温度を検出する給気温度センサである。
２４は回転数コントローラ、２３は空燃比コントローラ、２２はガス量コントローラで、前記回転数センサ１５からのエンジン回転数の検出値は前記回転数コントローラ２４、空燃比コントローラ２３、及びガス量コントローラ２２に入力され、前記負荷検出器０１３からのエンジン負荷の検出値は空燃比コントローラ２３に入力され、前記給気圧力センサ１７からの給気圧力の検出値は空燃比コントローラ２３及びガス量コントローラ２２に入力され、前記給気温度センサ１６からの給気温度の検出値は空燃比コントローラ２３及びガス量コントローラ２２に入力される。
【００２０】
前記回転数コントローラ２４は、通常の電子ガバナーで、前記回転数センサ１５からのエンジン回転数の検出値に基づき設定された目標回転数となるよう前記各シリンダ側燃料流量制御弁２０の開度を制御する。
前記空燃比コントローラ２３は、前記回転数センサ１５からのエンジン回転数の検出値、負荷検出器０１３からのエンジン負荷の検出値、給気圧力センサ１７からの給気圧力の検出値、及び給気温度センサ１６からの給気温度の検出値に基づき、後述する手段で前記排気バイパス弁１２の開度を制御する。前記ガス量コントローラ２２は、前記回転数センサ１５からのエンジン回転数の検出値、給気圧力センサ１７からの給気圧力の検出値、及び給気温度センサ１６からの給気温度の検出値に基づき、前記燃料流量制御弁１９の開度を制御する。
【００２１】
図２を参照して、本実施例の特徴的構成である燃料ガスのバイパス構造について説明する。同図に示されるように、燃料ガス供給管２１は、ガスコンプレッサ１８の後流側で且つ燃料流量制御弁２０の上流側で、燃料ガス供給主管２６と燃料ガス供給分岐管３０に分岐している。
前記燃料ガス供給主管２６は、上記したようにシリンダ毎に分岐されガス供給枝管２７となって前記各給気枝管３に接続されている。
【００２２】
一方、前記ガス供給分岐管３０は、さらにシリンダ毎に分岐されてガス供給分岐枝管３２に接続され、該ガス供給分岐枝管３２は前記各給気枝管３に接続されている。ガス供給分岐管３０上には、各ガス供給分岐枝管３２の分岐点より上流側に分岐制御弁３１が設けられ、該ガス供給分岐管３０への燃料ガスの通流を制御している。分岐制御弁３１は、ＯＮ／ＯＦＦ制御により燃料ガスの通流の有無を制御する弁であり、該分岐制御弁３１が開の状態にて、ガス供給分岐管３０にはガス供給主管２６よりも少ない所定ガス流量の燃料ガスが通流するようになっている。好適には、好適には、前記ガス供給分岐管３０のガス流量は、前記ガス供給主管２６のガス流量の１０〜３０％、さらに好適には２０％程度とする。
【００２３】
前記ガス供給分岐枝管３２上には、夫々分岐制御弁３３が具備されている。該分岐制御弁３３は、ＯＮ／ＯＦＦ制御により燃料ガスの通流の有無を制御する弁であり、原則としてガス供給分岐管３０上に燃料ガスが通流している時には開の状態に維持される。
ガスエンジンの運転中に、何れかのシリンダに不具合が生じた場合、該当するシリンダに対応する燃料流量制御弁２０と、分岐制御弁３３を閉じるようにする。これにより、ガスエンジン全体の運転を停止することなく、不具合が生じたシリンダのみ運転を停止し、燃料ガスのシリンダへの供給を確実に停止することが可能となる。
また、前記ガス供給分岐枝管３２上に、オリフィス３５を設けることが好ましく、これによりガス供給分岐枝管３２からシリンダに供給される燃料ガス流量を適切に制御可能である。
【００２４】
上記した構成を備えるガスエンジンの運転において、前記ガス供給管２１からの燃料ガスはガスコンプレッサ１８にて圧縮された後、該ガス供給管２１の途中で分岐される。そして分岐された燃料ガスの一方は前記ガス供給主管２６を通って各シリンダの各ガス供給枝管２７を通り、前記各給気枝管３に入り、該給気枝管３内の前記混合気に混入されて各シリンダ内に送り込まれる。
また分岐された燃料ガスの他方は、分岐制御弁３１が開の状態の場合、ガス分岐管３０を通って各ガス供給分岐枝管３２を介して前記各給気枝管３に入り、ガス供給主管２６から供給された燃料ガスとともに該給気枝管３内の前記混合気に混入されて各シリンダ内に送り込まれる。尚、前記ガス調整弁３３は常時開の状態に維持しておくことが好ましく、シリンダに不具合が生じた場合等に必要に応じて閉に制御することが好ましいが、分岐制御弁３１に連動させて該分岐制御弁３１同一の状態となるように制御してもよい。
【００２５】
そして、エンジン１の各シリンダからの排気ガスは排気管５を通って排気集合管６で合流され、過給機７の排気タービン７ａに供給されて該排気タービン７ａを駆動した後、排気出口管１１０を通って外部に排出される。
また、前記空燃比コントローラ２３からの後述するような制御操作信号によって排気バイパス弁１２が開かれると、前記排気集合管６内の排気ガスの一部は前記排気タービン７ａをバイパスして排気出口管１１０に排出される。
【００２６】
本実施例の制御方法として、燃料ガスが低カロリーである場合又はエンジン出力が高出力である場合には、分岐制御弁３１を開にし、燃料流量制御弁２０から燃料ガス供給と、ガ分岐制御弁３１からの燃料ガス供給の両方を実行する。一方、燃料ガスが高カロリーである場合又はエンジン出力が低出力である場合には、分岐制御弁３１を閉にし、燃料流量制御弁２０からのみ燃料ガスを供給する。
【００２７】
具体的には、燃料流量制御弁２０の開度とエンジン出力とを検出し、燃料流量制御弁２０の開度が１００％若しくはこれに近い値（予め設定された値）となり、且つエンジン出力が増加傾向にある場合に分岐制御弁３１を開に制御する。次いで、分岐制御弁３１にて供給される一定比率の燃料ガス量を加えて、所定の空燃比となるように燃料流量制御弁２０により開度制御を行い燃料ガス供給量を調整する。即ち、分岐制御弁３１が１００％になった時点で、燃料流量制御弁２０の指令値は１００％から下がった値となる。
【００２８】
そして、分岐制御弁３１は１００％の開度に維持された状態で、エンジン出力に応じて燃料流量制御弁２０により燃料ガス流量の調整を行う。このとき、上記したように、前記分岐制御弁３１からの所定の燃料ガス流量と前記燃料流量制御弁２０にて制御される燃料ガス流量とが、過給機から供給される空気に対して所定の混合比、即ち空燃比になるように設定される。
さらに、前記分岐制御弁３１が開の状態にてエンジン出力を検出し、該エンジン出力が予め設定された所定値以下となったら前記燃料ガスが高カロリー又はエンジン出力が低出力となったとを判断し、前記分岐制御弁３１を閉じ、燃料流量制御弁のみで空燃比制御を行う。
このように、燃料流量制御弁２０にて制御可能な燃料ガス流量の最大閾値を予め求めておき、該最大閾値となる所定値以下となったら分岐制御弁３１を閉じて前記燃料ガス流量制御弁のみで燃料ガス流量を調整する。これにより、簡単で且つ高精度の制御が可能となる。また、失火した場合においても、分岐制御弁３１を閉じることが好ましい。
【００２９】
上記したように、本実施例によれば、燃料ガスが低カロリーである場合又はエンジン出力が高出力である場合のように、燃料ガス供給量が多くなる場合にのみ、ガス供給分岐管３０、ガス供給分岐枝管３２を介して燃料ガスを供給することにより、必要燃料ガス量を確保しつつ高精度の空燃比制御が可能となる。
また本実施例によれば、燃料ガスと空気との混合を、シリンダ直前にて行っているため混合ガスからシリンダまでの経路を短くすることができ、爆発等の危険性を回避し安全性を確保できる。
さらに、ガスエンジンの運転中に、何れかのシリンダに不具合が生じた場合、該当するシリンダに対応する燃料流量制御弁２０と、分岐制御弁３３を閉じることにより、ガスエンジン全体の運転を停止することなく、不具合が生じたシリンダのみ運転を停止し、燃料ガスのシリンダへの供給を確実に停止することが可能となる。
【００３０】
さらにまた、ガス供給分岐管３０、ガス供給分岐枝管３２を介して燃料ガスを供給する際に、ある決まった所定の流量の燃料ガスを供給するようにしているため、燃料流量制御弁２０における空燃比制御が簡単に行える。
また、燃料流量制御弁２０の開度が全開状態で且つエンジン出力が増加傾向にあるときに前記分岐制御弁３１を開とすることにより、ガス供給分岐管３０、ガス供給分岐枝管３２を介して供給する燃料ガスの要否を簡単に且つ確実に判断することができ、高精度の空燃比制御が可能となる。
さらに、エンジン出力が予め設定された所定値以下となったら分岐制御弁３１を閉じることにより、簡単で且つ高精度の制御が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本実施例によれば、燃料ガスを過給機入口空気と混合しこの混合気を過給機に供給する燃料ガス供給系と燃料ガスをシリンダ毎の給気通路内に供給する燃料ガス供給系とを併設したガスエンジンにおいて、過給機出口での燃料ガスの爆発の可能性を皆無にできるとともに、低カロリーガスを用いる場合においてもシリンダ毎の給気通路への燃料ガス圧縮用のガスコンプレッサの動力を低減できて該ガスコンプレッサを小型小容量化したガスエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例に係るガスエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】図１のバイパス構造の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    ガスエンジン
２    給気管
３    給気枝管
６    排気集合管
７    過給機
７ａ  排気タービン
７ｂ  コンプレッサ
１０  過給機入口空気通路
１３    発電機
１３ａ  負荷検出器
１５    回転数センサ
１８    ガスコンプレッサ
２０    燃料流量制御弁
２１    ガス供給主管
３０    ガス供給分岐管
３１    分岐制御弁
３２    ガス供給分岐枝管
３３    分岐制御弁
【図１】
0004616878.tif 000002
【図２】
0004616878.tif 000003