(57)【要約】【課題】  給気通路における混合ガスの圧力損失を低減するとともに、発熱量の変動するガス燃料を用いる場合においては、該発熱量の低下の影響を受けることなく空気過剰率を一定に保持した空燃比制御を可能として、安定したエンジン出力性能を発揮し得るガスエンジンの燃焼制御方法及びその装置を提供する。【解決手段】  ガス燃料と空気とを過給機の入口側で混合し、この混合ガスを給気通路を通してエンジンの燃焼室に導入し着火燃焼するように構成されたガスエンジンにおいて、前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件が所要のエンジン運転条件になるようにガス量調整弁を介して燃料ガスのガス流量を制御するとともに、給気通路における給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力になるように給気圧力制御手段により制御することを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス量調整弁によりガス流量を調整されるガス燃料と空気とを過給機の入口側で混合し、この混合ガスを給気通路を通してエンジンの燃焼室に導入し着火燃焼するように構成されたガスエンジンの燃焼制御方法において、前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件が所要のエンジン運転条件になるように前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を制御するとともに、前記給気通路における給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力になるように給気圧力制御手段により制御することを特徴とするガスエンジンの燃焼制御方法。
【請求項２】
前記ガス燃料として発熱量（カロリー）が変化する燃料を用い、前記エンジン運転条件の変化を検出してこの検出値によって前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を所要のエンジン運転条件になるように制御することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの燃焼制御方法。
【請求項３】
前記ガス燃料として炭鉱メタンガスを燃料として用い、前記エンジン運転条件の変化を検出してこの検出値によって前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を所要のエンジン運転条件になるように制御することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの燃焼制御方法。
【請求項４】
前記給気圧力制御手段に、前記過給機の排気タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉する排気バイパス弁を用い、前記エンジン運転条件に対応して該排気バイパス弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの燃焼制御方法。
【請求項５】
前記給気圧力制御手段に、前記給気通路を開閉するスロットル弁を用い、前記エンジン運転条件に対応して該スロットル弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの燃焼制御方法。
【請求項６】
前記給気圧力制御手段に、前記給気通路をバイパスする給気バイパス通路を開閉する給気バイパス弁を用い、前記エンジン運転条件に対応して該給気バイパス弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの燃焼制御方法。
【請求項７】
ガス量調整弁によりガス流量を調整されてガス供給路を通流するガス燃料と空気供給路を通流する空気とを過給機の入口側に設置された混合手段で混合し、この混合ガスを給気通路を通してエンジンの燃焼室に導入し着火燃焼するように構成されたガスエンジンの燃焼制御装置において、前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件を検出するエンジン運転条件検出手段と、前記給気通路における給気圧力を検出する給気圧力検出手段と、前記エンジン運転条件検出手段による運転条件検出値が所要のエンジン運転条件になるように前記ガス量調整弁の開度を制御するガス量調整弁制御手段、及び前記給気圧力の検出値と前記エンジン運転条件に対応する基準給気圧力とにより給気圧力の調整量を算出して給気圧力制御手段に出力する給気圧力調整量算出手段を備えたコントローラとを有してなり、前記コントローラによりエンジン運転条件が所要の運転条件になるように前記ガス量調整弁の開度を制御するとともに、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力になるように前記給気圧力制御手段を制御するように構成したことを特徴とするガスエンジンの燃焼制御装置。
【請求項８】
前記ガス供給路に発熱量（カロリー）が変化するガス燃料を通流せしめるとともに、前記コントローラは、エンジン運転条件検出手段による前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件の検出値に基づき前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を所要のエンジン運転条件になるように制御するガス量調整弁制御手段とを有してなることを特徴とする請求項７記載のガスエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンに適用され、ガス量調整弁によりガス流量を調整されるガス燃料と空気とを過給機の入口側で混合してなる混合ガスをエンジンの燃焼室に導入し着火燃焼するように構成されたガスエンジンの燃焼制御方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
希薄燃焼ガスエンジンにおいては、ガス燃料と空気とを混合器において所要の空燃比に空燃比制御して混合し、この混合ガスを給気管を通して、該給気管に設けられたスロットル弁で混合ガス量を調整してエンジンの燃焼室に供給している。
そして、かかるガスエンジンにおいては、ガス燃料と空気とを混合する前記混合器を、過給機の下流の給気管に設置して該過給機にて加圧された空気中にガス燃料を噴出させて混合ガスを生成しエンジンの燃焼室に供給する過給機下流混合方式と、前記過給機の上流側でほぼ大気圧の空気とガス燃料とを混合器あるいは管内で直接混合してこの混合ガスを過給機に送り込み、該過給機において前記混合ガスを加圧してエンジンの燃焼室に供給する過給機上流混合方式がある。
【０００３】
前記過給機上流混合方式の１つとして、特許文献１（特開平１０−１７６５５６号公報）、の技術が提供されている。かかる技術においては、過給機の上流側の吸入通路に混合器を設置し、該混合器においてほぼ大気圧の空気とガス燃料とを混合して混合ガスを生成して過給機に送り込み、該過給機においてこの混合ガスを加圧し給気管を通してエンジンの燃焼室に供給するとともに、前記給気管に上流側から順にスロットル弁及び回転弁を配設し、エンジンの立ち上げ時から定格負荷時までは前記スロットル弁による出力、回転制御を行い、それ以降は前記回転弁によって負荷変動に対応した出力、回転の微調整制御を行うように構成されている。
また、前記過給機上流混合方式の他の技術に、特許文献２（特開平０８−３３８２９４号公報）の技術がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７６５５６号公報
【特許文献２】特開平０８−３３８２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１等にて提供されている従来技術にあっては、次のような問題点を有している。
即ち、かかる従来技術にあっては、過給機の下流側に混合ガス流量制御用のスロットル弁を配置しているため、該スロットル弁によるエンジンの給気つまり混合ガスの圧力損失が生じるとともに、前記過給機にサージングが発生し易い。
また、殊に組成の変動を伴うガス燃料を用いる場合には、所要のエンジン出力を得るためガス燃料の流量を変化させる一方で、ガス燃料の理論空気量も変化することから、空気と燃料の流量比を一定としても空気過剰率が変化してしまい、適正な空燃比制御ができなくなる。
このため、特許文献１等にて提供されている従来技術にあっては、組成変動を伴うガス燃料に対し、特許文献２等にて提供されているような空燃比補正手段を必要とするが、補正のアルゴリズムは非常に複雑である上、多くのパラメータに対する詳細な運転条件マトリクスを作成する必要があり、初期運転調整が非常に煩雑なものとなる。
【０００６】
従って、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、給気通路における混合ガスの圧力損失を低減するとともに、発熱量の変動するガス燃料を用いる場合においては、該発熱量の変動の影響を受けることなく空気過剰率を適正に保持する空燃比制御を可能として、安定したエンジン出力性能を発揮し得るガスエンジンの燃焼制御方法及びその装置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】
本発明はかかる目的を達成するもので、ガス量調整弁によりガス流量を調整されるガス燃料と空気とを過給機の入口側で混合し、この混合ガスを給気通路を通してエンジンの燃焼室に導入し着火燃焼するように構成されたガスエンジンの燃焼制御方法において、前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件が所要のエンジン運転条件になるように前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を制御するとともに、前記給気通路における給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力になるように給気圧力制御手段により制御することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記ガスエンジンの燃焼制御方法を実施する装置として、ガス量調整弁によりガス流量を調整されてガス供給路を通流するガス燃料と空気供給路を通流する空気とを過給機の入口側に設置された混合手段で混合し、この混合ガスを給気通路を通してエンジンの燃焼室に導入し着火燃焼するように構成された装置であって、前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件を検出するエンジン運転条件検出手段と、前記給気通路における給気圧力を検出する給気圧力検出手段と、エンジン運転条件検出手段による運転条件検出値が所要のエンジン運転条件になるように前記ガス量調整弁の開度を制御するガス量調整弁制御手段、及び前記給気圧力の検出値と前記エンジン運転条件に対応する基準給気圧力とにより給気圧力の調整量を算出して給気圧力制御手段に出力する給気圧力調整量算出手段を備えたコントローラとを有してなり、前記コントローラによりエンジン運転条件が所要の運転条件になるように前記ガス量調整弁の開度を制御するとともに、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力になるように前記給気圧力制御手段を制御するように構成したことを特徴とするガスエンジンの燃焼制御装置を提案する。
【０００９】
また、かかる発明において好ましくは、前記ガス燃料として発熱量（カロリー）が変化する燃料を用い、殊に低発熱量でかつ発熱量が変化するガス燃料として炭鉱メタンガスを燃料として用い、前記エンジン運転条件の変化を検出してこの検出値によって前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を所要のエンジン運転条件になるように制御する。
そしてかかる制御方法を実施する装置として、ガス供給路に発熱量（カロリー）が変化するガス燃料を通流せしめるとともに、前記コントローラは、エンジン運転条件検出手段による前記エンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件の検出値に基づき前記ガス量調整弁を介して前記燃料ガスのガス流量を所要のエンジン運転条件になるように制御するガス量調整弁制御手段とを有するガスエンジンの燃焼制御装置を用いるのがよい。
【００１０】
かかる発明によれば、ガス燃料と空気とを過給機の入口側で混合するガスエンジンにおいて、エンジン運転条件検出手段によりガスエンジンのエンジン負荷あるいはエンジン回転数を含むエンジン運転条件を検出するとともに、給気圧力検出手段により給気通路における給気圧力を検出してコントローラに入力し、該コントローラにおいては、前記エンジン運転条件の検出値に基づき燃料ガスのガス流量をガス量調整弁の開度制御によって、エンジン運転条件が当該燃料の発熱量における所要のエンジン運転条件になるようなガス流量に制御する。
【００１１】
さらに前記コントローラにおいては、前記エンジン運転条件に対応して設定された該エンジン運転条件毎の所要の給気圧力即ち基準給気圧力と前記給気圧力の検出値とを比較して給気圧力の偏差を算出し、該給気圧力偏差に基づき実際の給気圧力がエンジン運転条件に対応する前記基準給気圧力になるような給気圧力制御手段の制御量を算出し、該給気圧力制御手段に出力する。
【００１２】
従って、かかる発明によれば、ガス燃料のガス流量をガス量調整弁の開度制御によって、エンジン運転条件が当該燃料の発熱量における所要のエンジン運転条件になるようなガス流量に制御するとともに、実際の給気圧力がエンジン運転条件に対応する前記基準給気圧力になるように制御することによって、エンジン運転条件における空燃比を自動的に制御することができることとなり、ガス燃料の発熱量（カロリー）が変化しても、また、たとえば炭鉱メタンガス燃料のように低発熱量でかつ発熱量の変化が大きいガスを燃料として用いても、該発熱量の変化に対応して空燃比を自動的に適正空燃比付近に調整可能となって、エンジン出力を所要出力に保持できて、失火や異常燃焼の発生を見ることなく安定した性能で以ってエンジンを運転できる。
また、かかる発明によれば、特許文献１のように、過給機下流側にスロットル弁を設けて該スロットル弁によって混合ガス流量制御を行うことは不要となり、該スロットル弁の設置に伴うエンジンの給気の圧力損失や過給機のサージングの発生を回避できる。
【００１３】
尚、かかる本発明において、前記給気圧力制御手段による制御、操作は次の３つの手段によるのがよい。
（１）給気圧力制御手段に、前記過給機の排気タービンをバイパスする排気バイパス通路を開閉する排気バイパス弁を用い、前記エンジン運転条件に対応して該排気バイパス弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整する。
（２）給気圧力制御手段に、前記給気通路を開閉するスロットル弁を用い、前記エンジン運転条件に対応して該スロットル弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整する。
（３）給気圧力制御手段に、前記給気通路をバイパスする給気バイパス通路を開閉する給気バイパス弁を用い、前記エンジン運転条件に対応して該給気バイパス弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジン運転条件が当該燃料の発熱量における所要のエンジン運転条件になるようなガス流量に制御するとともに、実際の給気圧力がエンジン運転条件に対応する前記基準給気圧力になるように制御することによって、エンジン運転条件における空燃比を自動的に制御することができることとなり、ガス燃料の発熱量が変化しても、該発熱量の変化に対応して空燃比を自動的に適正空燃比付近に調整可能となってエンジン出力を所要出力に保持でき、失火や異常燃焼の発生を見ることなく安定した性能で以ってエンジンを運転できる。
特に炭鉱メタンガスのように燃料ガスに空気が含まれた状態で供給されるガスの場合、出力と空気過剰率が一定であれば、燃料ガス中の可燃分濃度の変動によらず混合気量は一定、すなわち給気圧力が一定であるので、本発明の効果が最もよく発揮される。
また、従来技術のように、過給機下流側にスロットル弁を設けて該スロットル弁によって混合ガス流量制御を行うことは不要となり、該スロットル弁の設置に伴うエンジンの給気の圧力損失や過給機のサージングの発生を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。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、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
図１は本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼制御装置の全体構成図、図２は前記燃焼制御装置の制御ブロック図である。図３は前記実施例における燃料ガスカロリー（発熱量）とエンジン性能との関係線図である。
【００１７】
本発明の実施例に係る燃焼制御装置を示す図１において、１はエンジン（ガスエンジン）、２は該エンジン１に直結駆動される発電機、５は排気タービン５ａ及びコンプレッサ５ｂからなる過給機である。７は前記コンプレッサ５ｂの給気出口とエンジン１の給気ポートとを接続する給気管、６は該給気管７を流れる給気を冷却する給気冷却器である。８は前記エンジン１の排気ポートと前記排気タービン５ａの排気ガス入口とを接続する排気管である。１６は該排気タービン５ａ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。
９は排気バイパス管で、前記排気管８の排気タービン５ａ入口側から分岐されて該排気タービン５ａをバイパスし、該排気タービン５ａ出口側の排気出口管１６に接続されている。１０は該排気バイパス管９の通路面積を変化せしめる排気バイパス弁で、後述するコントローラ１３によって開度を制御される。
【００１８】
１５は外部から空気が導入される空気管、３はガス燃料を収容する燃料ガスタンク（図示省略）からガス燃料が導入されるガス供給管で、該ガス供給管３と空気管１５とは前記過給機５のコンプレッサ５ｂ上流側の混合部１９で合流して、該コンプレッサ５ｂの空気入口に接続されている。
４は前記ガス供給管３に設けられて該ガス供給管３の通路面積を変化せしめるガス量調整弁で、後述するコントローラ１３によって開度を制御される。
【００１９】
１８は前記エンジン１の回転数（エンジン回転数）を検出する回転数検出器、１７は前記エンジン１あるいは発電機２の負荷を検出する負荷検出器である。また、１２は前記給気管７における給気圧力を検出する給気圧力センサ、１１は前記給気管７における給気温度を検出する給気温度センサである。
１３はコントローラで、前記回転数検出器１８から入力されるエンジン回転数の検出値、前記負荷検出器１７から入力されるエンジン１あるいは発電機２の負荷の検出値、前記給気圧力センサ１２から入力される給気圧力の検出値、及び前記給気温度センサ１１から入力される給気温度の検出値に基づき、後述するような制御、演算を行い、その結果により前記ガス量調整弁４及び排気バイパス弁１０の開度を制御するものである。尚、該コントローラ１３は前記エンジンの回転制御を行うガバナー機能をそなえている。
【００２０】
かかるガスエンジンの運転時において、前記ガス供給管３に導入されて前記ガス量調整弁で流量を調整されたガス燃料は、混合部１９において前記空気管１５から導入された空気と混合され、混合ガスとなって過給機５のコンプレッサ５ｂに導入される。該コンプレッサ５ｂは排気タービン５ａによって回転駆動されて前記混合ガスを加圧する。該コンプレッサ５ｂで加圧、昇温された混合ガスは、給気冷却器６で冷却、降温されてエンジン１に供給される。
そして、該エンジン１からの排気ガスは排気管８を通って過給機５の排気タービン５ａに供給されて該排気タービン５ａを駆動した後、排気出口管１６を通って外部に排出される。
また、前記コントローラ１３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１０が開かれると、前記排気管８内の排気ガスの一部は前記排気タービン５ａをバイパスして排気出口管１６に排出される。
【００２１】
次に、図２、図３及び図１に基づきかかるガスエンジンの燃焼制御装置の動作を説明する。
先ず、図３は使用ガス燃料の発熱量(燃料ガスカロリー）とエンジン性能との関係を示す。図３において実線は本発明、破線は前記特許文献１のようなスロットル弁による混合ガス流量制御を行うものを示している。
図３において、燃料ガス（ガス燃料）カロリーとの関係で、（Ａ）は燃料ガス量、（Ｂ）は理論空気量、（Ｃ）は給気圧力、（Ｄ）は空気過剰率、（Ｅ）は機関（エンジン）出力との関係をそれぞれ示す。
次に、図２において、前記回転数検出器１８からのエンジン回転数の検出値及び前記負荷検出器１７からのエンジン負荷（エンジン１あるいは発電機２の負荷）の検出値は、コントローラ１３の負荷、回転数偏差算出部１４１を経てガス量調整弁開度算出部１４２に入力される。
ここで、かかる実施例においては、一定負荷あるいは一定回転数での運転時に使用燃料の発熱量（カロリー）が変化すると、これに伴いエンジン負荷あるいはエンジン回転数が変化することから、前記負荷、回転数偏差算出部１４１においてエンジン回転数の検出値及びエンジン負荷の検出値からエンジン負荷あるいはエンジン回転数の変化量を検出し、ガス量調整弁開度算出部１４２において、ガス量調整弁４の修正開度、即ち前記燃料発熱量変化後のガス量調整弁４の開度を算出し、前記ガス量調整弁４を前記修正開度に作動せしめる。
かかるガス量調整弁４の開度制御によって、前記燃料発熱量変化後の燃料ガスのガス流量を、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件が当該燃料発熱量における所要のエンジン運転条件になるようなガス流量に制御することが可能となる。
【００２２】
さらに、前記給気圧力センサからの給気圧力の検出値は前記コントローラ１３の給気圧力偏差算出部１３４に入力される。
１３３は給気圧力設定部で、エンジン回転数及びエンジン負荷に対応した所要の給気圧力即ち基準給気圧力がマトリックス状に設定されており、前記回転数検出器１８からエンジン回転数の検出値が、前記負荷検出器１７からエンジン負荷（エンジン１あるいは発電機２の負荷）の検出値がそれぞれ入力されると、該エンジン回転数及びエンジン負荷に対応する前記基準給気圧力を抽出して前記給気圧力偏差算出部１３４に入力する。
【００２３】
該給気圧力偏差算出部１３４においては、前記給気圧力の検出値と基準給気圧力との偏差即ち給気圧力偏差を算出して排気バイパス弁開度算出部１３５に入力する。該排気バイパス弁開度算出部１３５においては、前記給気圧力偏差に基づき該前記給気圧力偏差に相当する排気バイパス弁１０の開度の補正値を算出し、さらに該補正値によって補正した排気バイパス弁１０の修正開度、つまり実際の給気圧力が前記エンジン回転数及びエンジン負荷の検出値に対応する前記基準給気圧力になるような排気バイパス弁１０の開度を算出して、該排気バイパス弁１０を前記修正開度に操作する。
かかる排気バイパス弁１０の開度制御によって、エンジン１の給気圧力はエンジン回転数及びエンジン負荷に対応した適正圧力に保持される。
即ち図３（Ｃ）のように、破線で示す従来技術においては燃料ガスカロリー（燃料発熱量）が大きくなるのに従い給気圧力が小さくなるのに対して、かかる実施例においては、図に実線で示されるように、燃料ガスカロリーの変化に対して給気圧力を一定に保持できる。
【００２４】
従って、かかる実施例によれば、ガス燃料のガス流量をガス量調整弁４の開度制御によって、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件が当該燃料の発熱量における所要のエンジン運転条件になるようなガス流量に制御するとともに、実際の給気圧力が前記エンジン運転条件に対応する基準給気圧力になるように制御することによって、前記エンジン運転条件における空気過剰率を自動的に制御することが可能となる。
即ち、図３（Ｄ）に示されるように、破線で示す従来技術においては、ガス燃料と空気の流量比を一定とするため、ガス燃料の発熱量（燃料ガスカロリー）が大きくなるに従い空気過剰率は小さくなるが、かかる実施例においては、図に実線で示されるように、ガス燃料の発熱量（燃料ガスカロリー）変化に対して空気過剰率を一定にすることができる。
これにより、ガス燃料の発熱量（燃料ガスカロリー）が変化しても、該発熱量の変化に対応して空気過剰率を自動的に所要の空気過剰率付近に調整可能となって、図３（Ｅ）の実線に示されるように、エンジン出力（機関出力）を所要出力に保持でき、失火や異常燃焼の発生を見ることなく安定した性能で以ってエンジンを運転できる。
【００２５】
特に、低発熱量でかつ発熱量が変化する炭鉱メタンガスを燃料として用いる場合には、次のような作用、効果が得られる。
前記炭鉱メタンガスは、炭鉱での石炭採掘時にガス抜き等により回収されるメタンガスで、炭層内ではほぼ純メタンであるが、回収過程で空気が混入するため、メタンと空気の混合気体として回収される。そして、メタン濃度は３０〜６０％程度と低く、低位発熱量は概略３０００〜６０００ｃａｌ／Ｎｍ３と、都市ガス等に比べて低い。さらに該炭鉱メタンガスにおけるガス中のメタン濃度は炭鉱地域、ガス回収方式、採炭状況等によって異なり、変動は非常に大きく従って発熱量の変動も大きい。このため、従来は、炭鉱メタンガスの大部分は大気放出され、該炭鉱メタンガスを燃料として利用するのは困難であった。
【００２６】
然るに本発明によれば、炭鉱メタンガス燃料の使用時には、前記のようなメタン濃度変動に伴ってガスの理論空気量も変動するが、混合気量を一定とすれば空気過剰率を一定に保つことができる。給気圧力と混合気量は比例関係にあるので、混合気量を一定に保つには給気圧力を一定に保てば良い。
例えば、炭鉱メタンガスの場合、空気過剰率2.0の混合気ではメタンと空気の混合比は約１：２０となり、混合気量は２１(メタン＝１)となる。この関係は燃料中のメタンと空気の比率が変化しても変わらない。
従って、本発明によれば、炭鉱メタンガスの利用により、未利用エネルギーを有効利用できるほか、メタンの温暖化係数は二酸化炭素の２１倍と大きいため、かかる実施例によって、メタンガスの放出抑制による効果が大きくなり、メタンガスの大気放出による地球温暖化を抑制することができる。
【００２７】
尚、前記実施例においては、前記給気圧力の制御、操作は、過給機５の排気タービン５ａをバイパスする排気バイパス管９を開閉する排気バイパス弁１０を用いて、前記エンジン運転条件に対応して該排気バイパス弁１０の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整するように構成したが、これに代えて次の２つの手段によって前記給気圧力の制御、操作を行うことができる。
【００２８】
即ち第１の手段は、前記給気管７に該給気管７の通路面積を調整するスロットル弁を設けた公知の給気量調整システムにおいて、前記エンジン運転条件に対応して該スロットル弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整する。
第２の手段は、前記給気管７から吸入側に給気をバイパスする給気バイパス通路を設けるとともに該給気バイパス通路を開閉する給気バイパス弁を設けた公知の給気量調整システムにおいて、前記エンジン運転条件に対応して該給気バイパス弁の開度を変化させることにより、前記給気圧力をエンジン運転条件に対応する基準給気圧力に調整する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、給気通路における混合ガスの圧力損失を低減するとともに、発熱量の変動するガス燃料を用いる場合においては、該発熱量の変動の影響を受けることなく空気過剰率を適正値付近に保持した正確な空燃比制御が可能となって、安定したエンジン出力性能を発揮し得るガスエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼制御装置の全体構成図、図２は前記燃焼制御装置の制御ブロック図である。
【図２】前記燃焼制御装置の制御ブロック図である。
【図３】前記実施例における燃料ガスカロリー（発熱量）とエンジン性能との関係線図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    エンジン（ガスエンジン）
２    発電機
３    ガス供給管
４    ガス量調整弁
５    過給機
５ａ  排気タービン
５ｂ  コンプレッサ
６    給気管
７    排気管
９    排気バイパス管
１０  排気バイパス弁
１１  給気温度センサ
１２  給気圧力センサ
１３  コントローラ
１５  空気管
１７  負荷検出器
１８  回転数検出器
１９  混合部
【図１】
2005240585.tif 000003
【図２】
2005240585.tif 000004
【図３】
2005240585.tif 000005