(57)【要約】【課題】  着火性が良く、高熱効率、そして窒素酸化物の排出量低減を可能とするガスエンジン装置を提供することを目的とする。【解決手段】  シリンダ内にガス燃料と酸化剤との予混合気を供給する混合器１６と、上記シリンダ内で圧縮された予混合気を着火する着火装置２６とを有するガスエンジン装置において、着火装置２６は燃料の爆轟により超高温のプラズマを生成し該プラズマをシリンダ内に噴出する爆轟装置を有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にガス燃料と酸化剤との予混合気を供給する混合器と、上記シリンダ内で圧縮された予混合気を着火する着火装置とを有するガスエンジン装置において、着火装置は燃料の爆轟により超高温のプラズマを生成し該プラズマをシリンダ内に噴出する爆轟装置を有していることを特徴とするガスエンジン装置。
【請求項２】
外気を吸入してガス燃料と共にシリンダへ導く吸入ラインと、該吸入ラインに設けられ吸入外気を加圧する過給機と、上記シリンダ内で圧縮された予混合気を着火する着火装置とを有するガスエンジン装置において、着火装置は燃料の爆轟により超高温のプラズマを生成し該プラズマをシリンダ内に噴出する爆轟装置を有していることを特徴とするガスエンジン装置。
【請求項３】
外部から取り入れた空気をエンジンからの排気との熱交換で高温空気とする高温空気製造装置を有し、上記高温空気製造装置からの高温空気とエンジンからの排気の一部を吸入ラインへ供給して、該吸入ラインでガス燃料と過給機からの加圧空気と共に予混合気を生成し、該予混合気がシリンダ内へ供給されるように構成されていることとする請求項２に記載のガスエンジン装置。
【請求項４】
着火装置はガス燃料を受けてこれにより収束爆轟を生ずるようになっていることとする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のガスエンジン装置。
【請求項５】
ガスエンジン装置は、爆轟のための酸化剤として外部から取り入れた空気をエンジンからの排気との熱交換で高温空気とする高温空気製造装置を有していることとする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のガスエンジン装置。
【請求項６】
ガスエンジン装置は着火装置に加え点火装置をも有し、着火装置はエンジン始動時又は部分負荷運転時にのみ作動し定格運転時に上記点火装置でシリンダ内の圧縮予混合気を着火することとする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載のガスエンジン装置。
【請求項７】
空気過剰率が１．６以上となるように設定されていることとする請求項１又は請求項２に記載のガスエンジン装置。
【請求項８】
外部から取り入れた空気とエンジンからの排ガスの一部を混合器へ供給して該混合器でガス燃料と共に予混合気を生成するように構成され、ガスエンジンの排ガス中の窒素酸化物の排出濃度の検出のための検出手段と、該検出手段の検出信号にもとづき作動する排ガス循環供給量調整手段、爆轟装置への燃料と酸化剤の供給量調整手段、空気過剰率調整手段の少なくとも一つを有していて窒素酸化物の排出濃度を所定値以下とするようになっていることとする請求項１に記載のガスエンジン装置。
【請求項９】
空気過剰率が１．１〜１．５の間の値に設定されていることとする請求項３又は請求項８に記載のガスエンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジン、特に、パイロット着火式ガスエンジン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガスエンジンとしては特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
この特許文献１のエンジンは、シリンダ内へガス燃料と空気との予混合気を充填し、圧縮行程時に着火性のよいディーゼル燃料をノズルから噴射して上記予混合気に点火させるようになっている。
【０００４】
上記の特許文献１のエンジンでは、着火用のディーゼル燃料のノズルをシリンダヘッドの吸入バルブ近傍に設け、ガス燃料噴射ノズルはシリンダ壁に設けられている。かかる特許文献１のエンジンは、シリンダ内に吸入された空気中に吸入行程後期から圧縮行程後期の間の適正な時期にガス燃料を噴射させるガス燃料噴射ノズルがシリンダ壁から上記シリンダ内に臨ませて設けられているので、特許文献１によると、吸気行程時には空気のみをシリンダ内に吸入するためにシリンダ内に吸入する空気量を増大させることができ、したがって、エンジンの出力を向上させることができるとされている。
【特許文献１】特開平６−１３７１５０
【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、着火源として液体燃料を噴射する上記特許文献１のガスエンジンでは、次のような点で、改善が求められている。
【０００６】
先ず、ガスエンジンのみならず、他の形式のエンジンの場合にも共通しているが、液体燃料を着火源として噴射するエンジンにあっては、燃焼用のガスの温度が低い場合、上記着火源として噴射される液体燃料がその気化熱により温度が下がってしまい、特に始動時に着火しにくいという点がある。さりとて、吸気温度を高めると体積効率が低下してしまう。
【０００７】
また、着火用の燃料が液体燃料なので、燃焼時間が比較的長く、煤等の未反応物質が多く排出される傾向にある。
【０００８】
さらには、空気過剰率を下げると、窒素酸化物の排出量が増大する。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑み、着火性が良く、高熱効率、窒素酸化物の排出濃度の低減を可能とするパイロット着火式のガスエンジン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】
【００１０】
本発明に係るガスエンジン装置は、シリンダ内にガス燃料と酸化剤との予混合気を供給する混合器と、上記シリンダ内で圧縮された予混合気を着火する着火装置とを有する。
【００１１】
かかるガスエンジン装置において、本発明は、着火装置は燃料の爆轟により超高温のプラズマを生成し該プラズマをシリンダ内に噴出する爆轟装置を有していることを特徴としている。
【００１２】
このような構成の本発明のガスエンジン装置では、混合器内で予混合されたガス燃料と
酸化剤はシリンダ内へ供給されここで圧縮された状態で、爆轟装置で生成されて該シリンダ内へ噴出する超高温のプラズマにより着火され燃焼する。
【００１３】
プラズマは複数の方向、例えば放射状に噴出するため、予混合気に対して広範囲で着火する結果、燃焼が均一に行われて有害物の排出が抑制されて低公害となり、ノッキングが抑制されて高圧縮比運転のもとで高熱効率を得られる。
【００１４】
また、可燃範囲が拡大する結果、予混合気へエンジンの排ガスの一部を混合させることを可能とし、高排ガス循環率を達成し、窒素酸化物の排出量の低減化そして内部熱循環により高熱効率を得る。
【００１５】
さらには、シリンダ内の燃焼が均一化されるので、燃焼制御が容易となり、エンジンの構造を単純にすることができ、耐久性が向上すると共に、設備費を低減することができる。
【００１６】
本発明では、予混合気を生成するのに際し、上記の混合器を備えずとも、外気を吸入してガス燃料と共にシリンダへ導く吸入ラインに過給機を設けることで、該吸入ラインで予混合気を生成できる。吸入ラインへのガス燃料の導入は、過給機に対して上流側あるいは下流側で行うことが可能である。吸入ラインで空気そして燃料ガスは旋回流を形成するように、該吸入ラインに対して供給されることが好ましい。旋回流により混合が促進されるからである。
【００１７】
本発明において、外部から取り入れた空気をエンジンからの排気との熱交換で高温空気とする高温空気製造装置を有し、上記高温空気製造装置からの高温空気とエンジンからの排気の一部を吸入ラインへ供給して、該吸入ラインでガス燃料と過給機からの加圧空気と共に予混合気を生成し、該予混合気がシリンダ内へ供給されるようにすることができる。
【００１８】
予混合気の酸化剤として、高温空気とエンジンからの排気の一部を混合することにより、予混合気温度が高温になるため空気過剰率を低下させて低空気比燃焼を行っても安定した燃焼ができる。
【００１９】
低空気比高温燃焼により排ガス量を低減でき、排ガスによって持ち去られる顕熱量が低減できるので、熱効率が向上する。
【００２０】
さらに低空気比高温燃焼により、低酸素緩慢燃焼とすることができるので、窒素酸化物の排出量を低減できる。
【００２１】
また、予混合気が高温であるので、異常燃焼が防止でき、煤などの未燃炭化水素の排出を削減できる。
【００２２】
吸入ラインへのガス燃料の導入そしてエンジンからの排気の一部の供給は、いずれも、過給機に対して上流側あるいは下流側で行うことが可能である。吸入ラインへの高温空気の供給を、過給機の下流側で行うことにより過給機の負荷を軽減でき、また過給機内が過剰高温にならないので、ガスエンジンに用いられている従来の過給機を用いることができる。なお、耐高温部材を用いた過給機の場合は高温空気を過給機の上流側に供給してもよい。上記ガス燃料、高温ガスあるいはエンジンの排気の一部は、吸入ラインで旋回流を形成するように、該吸入ラインに対して供給されることが好ましい。旋回流により混合が促進されるからである。
【００２３】
本発明において、着火装置は、上記予混合気を生成するための上記ガス燃料の一部を受
けてこれにより収束爆轟を生ずるようになっているようにすることができる。着火にこの収束爆轟を利用することにより、簡易な装置で超高温プラズマを容易に得られ、設備費が安価となると共に、プラズマ流が予混合気の撹拌効果を良好にして局所高温領域の形成を阻止するので、窒素酸化物生成の低減化を可能とする。また、異常燃焼防止がなされるので、低公害化し、そして高排ガス循環率の達成によっても窒素酸化物生成の低減化を可能とする。さらには、内部熱循環率の向上により装置全体の熱効率が改善される。
【００２４】
また、本発明においては、ガスエンジン装置は、爆轟のための酸化剤として外部から取り入れた空気をエンジンからの排気との熱交換で高温空気とする高温空気製造装置を有しているようにすることができる。かかる高温空気製造装置を採用すると、爆轟のための酸化剤として高温空気を用いることができるので、酸素を用いる必要がなく安価に爆轟を発生させることができる。また、排ガスによって持ち去られる顕熱量が低減できるので、熱効率が向上する。
【００２５】
さらに、本発明では、ガスエンジン装置は着火装置に加え点火装置をも有し、着火装置はエンジン始動時または部分負荷運転時にのみ作動し定格運転時に上記点火装置でシリンダ内の圧縮予混合気を着火するようにもできる。こうすることにより、エンジン始動が円滑に行える。また、定格出力よりも出力を低くした部分負荷運転時でも着火が円滑に行える。
【００２６】
さらに、本発明では、空気過剰率が１．６以上となるように設定されていることが望ましい。
【００２７】
ここで、空気過剰率とは、
（空気過剰率）＝（供給空気量）／（燃料の燃焼に必要な理論空気量）
で定義される。
【００２８】
空気過剰率を１．６以上とした希薄燃焼運転を行うことにより、煤、未燃炭化水素の排出を抑制すると共にシリンダ内の最高火炎温度を低下させ、窒素酸化物の排出を低減できる。
【００２９】
本発明では、さらに、外部から取り入れた空気とエンジンからの排ガスの一部を混合器へ供給して該混合器でガス燃料と共に予混合気を生成するように構成され、ガスエンジンの排ガス中の窒素酸化物の排出濃度の検出のための検出手段と、該検出手段の検出信号にもとづき作動する排ガス循環供給量調整手段、爆轟装置への燃料と酸化剤の供給量調整手段、空気過剰率調整手段の少なくとも一つを有していて窒素酸化物の排出濃度を所定値以下とするようになっていることが望ましい。
【００３０】
こうすることにより、排ガス中の窒素酸化物濃度が所定値以上になったときには、混合気への排ガス循環供給量を調整増加させることにより、予混合気の酸素濃度を低下させ、燃焼温度を低下させてサーマル窒素酸化物の発生を抑制する。また、外部からの空気供給量を低減すると共に排ガス循環供給量を増加させて、空気過剰率を１．１〜１．５の範囲で下げることによって、予混合気の酸素濃度を低下させサーマル窒素酸化物を抑制することもできる。
【００３１】
また、爆轟装置へ供給する燃料と酸化剤（高温空気）の供給量を調整して爆轟用の混合気の酸素濃度を低下させて、爆轟時に発生する窒素酸化物量を低減させることもできる。
【００３２】
また、本発明では、空気とエンジンからの排ガスの一部を混合器へ供給して、ガス燃料と共に予混合気を生成し、好ましくは、空気過剰率が１．１〜１．５の間に設定される。
この範囲とする理由は、空気過剰率が１．１未満では混合不足によって局所的な空気不足が発生し、煤や未燃炭化水素の排出量が増大するし、１．５より大きいと、シリンダ内の火炎が安定して自己伝播できなくなるし、排ガス量が増大して排ガスが持ち去る顕熱量が大きくなり、熱効率が低下するので好ましくないからである。
【００３３】
シリンダ内での空気過剰率を１．１〜１．５の間に設定して、低空気比燃焼を行うことにより、熱効率の向上、窒素酸化物の排出低減、未燃炭化水素の排出削減ができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、以上のごとく、シリンダ内の圧縮予混合気は、爆轟着火装置から噴出される超高温のプラズマで着火されるようにしたので、このプラズマがシリンダ内で拡がる結果、予混合気に対して広範囲で着火することとなり、燃焼が均一に行われて低公害となり、また、ノッキングが抑制されて高圧縮化のもとで高熱効率を得られる。さらには、可燃範囲が拡大する結果、予混合気へエンジンの排ガスの一部を混合させることを可能とし、高排ガス循環率を達成し、窒素酸化物の排出量の低減化そして内部熱循環により高熱効率を得る。また、排ガス再循環を行わない場合には、空気過剰率１．６以上の希薄燃焼が、パイロット油着火方式を用いることなく、実現できる。
【００３５】
さらには、シリンダ内の燃焼の均一化の結果、燃焼制御が容易となり、エンジンの構造を簡単にすることができ、耐久性が向上すると共に、設備費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００３７】
＜第一実施形態＞
図１において、符号１は本実施形態におけるガスエンジンであり、図１では、特にシリンダ、ピストンの図示が省略されている。本実施形態装置は、好ましい形態として、過給機２を有しており、その被駆動部２Ａがエンジン１の排気側１Ａに、そして加圧部２Ｂがエンジン１の吸気側１Ｂにそれぞれ接続されていて、上記過給機２はエンジン１の排気で回転駆動されて加圧部２Ｂで後述の混合器からの予混合気を圧縮して上記エンジン１のシリンダ内へ供給するようになっている。上記エンジン１には、その出力で発電機３を回転するように、該発電機３が接続されている。
【００３８】
本実施形態装置には、好ましい形態として、爆轟のための酸化剤として外部から取り入れられる空気をエンジンの排気の熱を利用して予め高温化するために、蓄熱高温空気製造装置４を有している。この蓄熱高温空気製造装置４自体は公知であり、例えば特開平１０−２６７２６３に開示されているものが用いられる。本実施形態では、図２のごとく、この蓄熱高温空気製造装置４は、逆Ｙ字型の室を有し、下端側に分岐した二つの一次口４Ａ，４Ｂを、そして上端側の中央に一つの二次口４Ｃを有している。室内には、一次口４Ａ，４Ｂ寄りに蓄熱材５Ａ，５Ｂが配設されている。この蓄熱材５Ａ，５Ｂは、例えば、セラミック材で作られていて、上方から下方へ貫通する多数の細孔が形成されており、高温ガスが貫通するとその熱を吸収して蓄熱し、低温ガスが貫通するとその熱を放熱するようになっている。
【００３９】
上記一次口４Ａ，４Ｂにはそれぞれ接続管６Ａ，６Ｂが接続されており、これらの接続管６Ａ，６Ｂは４ポート二方向切換弁７を介して給気管８と排気管９と接続されている。弁７は、図２に図示のときには、実線矢印で見られるように、給気管８が接続管６Ｂと連通し、排気管９が接続管６Ａと連通している。また、弁７が切り換ると、破線矢印のごとくに、給気管８が接続管６Ａと連通し、排気管９が接続管６Ｂと連通する。
【００４０】
上記蓄熱材５Ａ，５Ｂの上方位置の肩部には、エンジン１の排気側１Ａにつながる排気取入管１０が３ポート二方向切換弁１１を介して分岐してそれぞれ分岐管１０Ａ，１０Ｂとして接続されている。また、二次口４Ｃには送気管１２が調整弁１３を介して接続されている。したがって、弁１１そして弁７が図２に示されたような状態のときには、同図に示された実線矢印の流れのように、エンジンの排気は排気取入管１０から分岐管１０Ａを経て室内に流入し、したがって、蓄熱材５Ａを通りこれを高温化して一次口４Ａから接続管６Ａそして弁７を経て排気管９へ至る。一方、外部からの低温空気は給気管８、弁７そして接続管６Ｂを経て一次口４Ｂから室内に流入し、前工程で高温化されている蓄熱材５Ｂを通って高温化され、上記送気管１２から送り出される。次に、弁１１そして弁７が切り換ると、破線矢印の流れのように、エンジンからの排ガスは、分岐管１０Ｂから室内に流入して蓄熱材５Ｂを高温化して二次口４Ｂから接続管６Ｂ、弁７を経て排気管９へ至り、給気管８からの低温空気は弁７そして接続管６Ａを経て一次口４Ａから室内に入り、蓄熱材５Ａにて高温化されて二次口４Ｃを経て送気管１２へ至る。
【００４１】
さらに、上記分岐管１０Ａ，１０Ｂの側方には、下方に向け室内へ加熱装置、例えばバーナ１４Ａ，１４Ｂが設けられている。このバーナ１４Ａ，１４Ｂは、上記送気管１２から送り出される空気の温度が所定値以下のとき、例えばエンジン始動時に作動して、空気温度を上昇させる。
【００４２】
上記蓄熱高温空気製造装置４は、図１に見られるように、給気管８が大気を吸引するブロワー１４に、排気管９が排ガス処理装置１５に、排気取入管１０が過給機２の被駆動部２Ａの出口に、そして送気管１２が爆轟装置を有する着火装置２６にそれぞれ接続されている。なお、高温空気を製造する装置として、蓄熱高温空気製造装置の代りに通常の金属製の伝熱管等の熱交換器を用いる装置を用いてもよい。
【００４３】
混合器１６は、管路２０Ａによりガス燃料源２０と接続されていると共に、上記給気管８からの空気の一部を受けるように該給気管８の分岐管８Ａが接続され、また、排ガス処理装置１５の出口部から処理済排ガスの一部を受けるように帰還路１５Ｂを介して上記出口部と接続されている。この帰還路１５Ｂには流量計１５Ｃと調整弁１５Ｄが設けられており、排ガス中の窒素濃度が所定値以上となったときには、この流量計１５Ｃと調整弁１５Ｄにもとづき循環供給する排ガス量を増やす。かくして、上記混合器１６では、上記ガス燃料源２０からのガス燃料と、分岐管８Ａからの空気そして排ガス処理装置１５からの処理済排ガスの一部が予混合気として生成され、この予混合気が過給機の加圧部２Ｂで圧縮された後にエンジン１のシリンダ内へ供給される。
【００４４】
本実施形態では、さらに好ましい形態として、上記ガス燃料源２０が、図１にて破線で示されるように、図２のバーナ１４Ａ，１４Ｂに管２５で接続されていてエンジン始動時にバーナ１４Ａ，１４Ｂを作動させるようになっている。
【００４５】
本実施形態では、爆轟装置を有する着火装置２６がエンジン１と接続されている。爆轟装置は、ガス燃料源２０からガス燃料を受けて間欠的に燃焼して超高温のもとでプラズマを発生し、シリンダ内の予混合気の着火時にタイミングを合わせて該シリンダ内に上記プラズマを噴出する。爆轟自体の原理は公知なので、ここではその説明を省略する。この爆轟装置では、爆轟室からプラズマの噴出ノズルに向けその流れの断面積を収束するようにしておくと、さらに高温のプラズマを得る。
【００４６】
本実施形態装置の運転方法を以下に説明する。
【００４７】
（１）エンジン１の始動時には、管２５を経てガス燃料源２０からガス燃料を受けて蓄熱高温空気製造装置４のバーナ１４Ａ，１４Ｂが作動し、蓄熱材５Ａ，５Ｂが高温化される
。エンジンの始動により、ブロワー１４は外部の空気を取り入れて上記蓄熱高温空気製造装置４へ弁７を経て一次口４Ａ，４Ｂから交互に送入し、それぞれ蓄熱材５Ａ，５Ｂで該空気が高温化（約３００℃）されて送気管１２から着火装置２６の爆轟装置へ送られる。
【００４８】
（２）混合器１６へは、ブロワー１４から取り入れられた空気の他、排ガス処理装置１５の出口部からの処理済排ガスの一部、そしてガス燃料源２０からのガス燃料が送られてくる。混合器１６では、これらを混合して酸素濃度が抑制された予混合気を生成する。
【００４９】
（３）予混合気は過給機２の加圧部２Ｂで圧縮されて、エンジン１のシリンダ内へ供給される。この予混合気はピストンの作動により圧縮されて高温化されたときに、着火装置２６から超高温のプラズマがシリンダ内へ噴出されて着火し燃焼する。このように、燃焼を繰り返して発電機３を回転駆動し発電を行なう。
【００５０】
（４）エンジン１の排ガスは排気側１Ａで過給機２の被駆動部２Ａを回転駆動して加圧部２Ｂの加圧に用いられた後、一部は必要に応じて蓄熱高温空気製造装置４から着火装置２６の爆轟装置へ送られる高温空気に混合され、残りは蓄熱高温空気製造装置４へ送られる。エンジン１の排ガスの一部を必要に応じて、高温空気に混合して爆轟装置へ供給することによって、爆轟のための燃料と高温空気の混合気の酸素濃度を低下させて、爆轟によって生成する窒素酸化物量を抑制することができる。また、エンジン１の排ガスの一部を混合した高温空気の一部を、混合器１６から供給される予混合気に必要に応じて混合することによって、予混合気の酸素濃度を低下させて、生成する窒素酸化物量を抑制することができる。
【００５１】
（５）蓄熱高温空気製造装置４では、弁１１と弁７とが同期して切換え動作を繰り返し、エンジンからの排ガス（４５０〜５００℃程度）は図２で実線そして破線で示される流路を経て蓄熱材５Ａ，５Ｂを交互に高温化して排ガス自らは低温化（１５０〜２００℃程度）して排気管９から排気され、排ガス処理装置１５で無害化されて、例えば煙突１５Ａから大気へ放出される。処理された排ガスの一部は帰還路１５Ｂを経て混合器１６へもたらされて、予混合気の酸素濃度を低く抑え、燃焼時の窒素酸化物の生成量を低減する。
【００５２】
＜第二実施形態＞
次に、図３にもとづき、本発明の第二実施形態を説明する。本実施形態は、図１装置における混合器１６を用いていない点で、図１装置と相違する。なお、図３において、図１と共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
図３において、過給機２の加圧部２Ｂには外気を取り入れる外気取入管２９が接続されていて、さらに加圧部２Ｂは吸気マニホルドによりエンジン１の吸気側１Ｂに接続されている。該外気取入管２９と上記吸気マニホルド２８によりエンジンの吸入ラインが形成されている。
【００５４】
上記吸気マニホルド２８には、ガス燃料を供給するガス燃料源２０からガス燃料供給管３０が接続されており、上記過給機２の加圧部２Ｂで加圧された吸気マニホルド２８内の加圧空気へガス燃料が導入される。この吸気マニホルド２８には、蓄熱高温空気製造装置４の送気管１２から分岐した高温空気送気管１２Ａと、過給機２の被駆動部２Ａから出たエンジン排気の一部をブロワー３２により上記吸気マニホルド２８へ送り込む排気供給管３１とが接続されている。上記送気管１２と排気供給管３１とガス燃料供給管３０は、好ましくは、吸気マニホルド２８内に旋回流を形成するように吸気マニホルドに対して接線方向で接続される。なお、上記送気管１２は、図１装置の場合と同様、着火装置２６へも接続されている。
【００５５】
かくして、本実施形態では、吸気マニホルド２８内で過給機２の加圧部２Ｂで加圧された空気と、ガス燃料源２０からのガス燃料と、蓄熱高温空気製造装置４からの高温空気と、エンジン１からの排気の一部とが混合され、高温高圧でかつ酸素濃度の抑制された予混合気が生成される。この予混合気はエンジン１の吸気側１Ｂからシリンダ内へ供給される。
【００５６】
高温空気や高温排ガスを吸入ラインに供給する場合、高温空気や高温排ガスは粘性が高いため、過給機の上流側に供給されると、過給機の駆動負荷を高めるので、駆動動力を多く要するが、過給機の下流側に供給されることにより、駆動負荷を高めることを防ぐことができる。
【００５７】
上記高温空気や高温排ガスは、過給機の上流側に供給されると、過給機で圧縮されてさらに昇温され、シリンダの吸気側で予混合気の温度が過剰に高くなり、体積が増すため予混合気をシリンダ内へ供給する充填率が低下してしまうが、過給機の下流側に供給されることにより、このような問題を防ぐことができる。
【００５８】
予混合気が過給機で加圧される際には、圧縮され昇温されるため、温度調整容易でないことがある。そこで、外部から取り入れ過給機で加圧され昇温された空気（温度２００℃程度）に対して高温空気（３００〜４００℃）とエンジンからの排気の一部（４５０〜５００℃）とガス燃料とを過給機の下流側、すなわち、吸気マニホルドで混合して予混合気を生成するならば、予混合気の温度調整を容易に行うことができる。
【００５９】
本発明は、上述した図示の第一及び第二実施形態に限定されず、種々変形が可能である。本発明の本質は、ガスエンジンにおけるシリンダ内の圧縮予混合気を爆轟で得られた超高温プラズマで着火することにある。したがって、蓄熱高温空気製造装置４も、過給機２も、好ましい形態として示されているが、必須ではない。
【００６０】
また、第一及び第二実施形態装置では、爆轟による着火装置２６を有し、これにより間欠的にシリンダ内の圧縮予混合気に着火していたが、本発明では、上記着火装置に加え、例えば点火栓、誘導コイル、電源からなる点火装置をも有するようにして、エンジン始動時または部分負荷運転時のみに上記着火装置を用い、定格運転時は点火装置で着火するようにしてもよい。このようにすることにより定格運転時の運転費を安くすることができる。なお、点火装置で着火する場合は着火装置とシリンダとの間を開閉手段により閉じておく。
【００６１】
第一及び第二実施形態装置では、エンジンの運転状況に応じて、調整が可能である。例えば、蓄熱高温空気製造装置４では、エンジンの始動時に蓄熱材の温度を上げるために加熱装置としてのバーナ１４Ａ，１４Ｂを作動したが、エンジン始動に限らず、送気管１２に温度センサを設けて、送気が所定温度以下であると判断したときには、上記バーナを作動することができる。
【００６２】
また、エンジンの排ガス中の窒素酸化物の濃度を検出する検出手段を設けて、この濃度が所定値以上になるときには、排ガス循環供給量、爆轟装置への燃料と酸化剤の供給量、空気過剰率のうち少なくとも一つを調整して、窒素酸化物の濃度を所定値以下とする。例えば排ガス中の窒素酸化物の濃度が所定値以上になるときには、流量計と弁にもとづいて、混合器１６に供給する排ガス量を増やして予混合気の酸素濃度を低下することもできる。本発明では、既述のとおり、排ガス循環を行う場合には、空気過剰率を１．１〜１．５の範囲とすることが好ましい。また、排ガス循環を行わない場合には、空気過剰率が１．６以上に設定されていることが好ましい。
【００６３】
さらには、蓄熱高温空気製造装置４の送気管での送気温度の低下は、蓄熱材の目詰まりによる熱交換機能の低下も一つの原因であるから、蓄熱材の前後に圧力センサを設け、その差圧が所定以上となったときに、蓄熱材５Ａの排ガス流入側に設けられたノズル２７から空気を蓄熱材の排ガス流入側の面に吹きつけてダストを除去することもできる。ダストは排気管９から排出される。
【００６４】
なお、シリンダ内に供給される予混合気の着火直前の温度が着火温度以下となるように、排ガス循環供給量を調整することは言うまでもない。
【００６５】
本発明では、パイロット着火のためのプラズマは、シリンダ内、副室内あるいはピストンの上面凹部のいずれに向けて噴出されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第一実施形態装置の概要構成図である。
【図２】図１装置に用いられる蓄熱高温空気製造装置の概要図である。
【図３】本発明の第二実施形態装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  ガスエンジン
２  過給機
４  蓄熱高温空気製造装置
１６  混合器
２６  着火装置
２８  吸入ライン（吸気マニホルド）
２９  吸入ライン（外気取入管）
【図１】
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【図２】
2005315145.tif 000004
【図３】
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