ガスエンジン及び、ガスエンジンの副室ガス供給制御装置とその方法
【課題】副室の空燃比を点火プラグによって副室内の安定燃焼を得る目標空燃比にするために副室内の温度データに基づいて、電磁弁の開時間を気筒毎に制御することにより、運転状態、シリンダ間のばらつきに関係なく安定した主燃焼室の燃焼を図り、エンジン性能の確保と、燃焼ガスの使用量を抑制した運転コストを低減する。
【解決手段】多気筒ガスエンジンの副室１へ副室ガス供給電磁弁５２によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグ９で着火する副室式ガスエンジン５０の副室ガス供給制御装置５において、副室１内又は該副室１近傍の温度を検出する副室内温度検出手段６０と、副室１内温度を所定範囲内に維持すると共に、副室内部の空気過剰率が所定の値になるように、副室ガス供給電磁弁５２の開時間を制御する副室ガス供給制御手段６６とを備える。
【解決手段】多気筒ガスエンジンの副室１へ副室ガス供給電磁弁５２によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグ９で着火する副室式ガスエンジン５０の副室ガス供給制御装置５において、副室１内又は該副室１近傍の温度を検出する副室内温度検出手段６０と、副室１内温度を所定範囲内に維持すると共に、副室内部の空気過剰率が所定の値になるように、副室ガス供給電磁弁５２の開時間を制御する副室ガス供給制御手段６６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒ガスエンジンの副室へ燃料ガスを電磁弁によって個別に導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電用エンジン等として広く用いられているガスエンジンのうち、希薄燃焼でＮＯｘ等の発生量を低減し、低公害を実現するガスエンジン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、シリンダに連なる副室に設けられた点火プラグによって副室内の燃料と空気の混合気を着火させて、副室内の燃焼ガスを副室噴口より火種（トーチ）として噴出させ、主燃焼室の燃料と空気の混合気を燃焼させる燃焼手段を有している。
【０００３】
また、副室に配設された点火栓の温度を測定して、燃料ガスの供給量を調整する技術が弊社出願である特開２００４−３６４２４号公報（特許文献１）で開示されている。
特許文献１によると、点火栓が備えられた副室を有する副室式ガスエンジンに具備された燃料供給量制御装置であって、点火栓の温度を検知して、検知された温度が規定値を超える温度であった場合には燃料ガスの供給量を増大させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、点火栓の温度が高い時に、燃料ガスの供給量を増大させると理想の空燃比に対し、燃料ガスの量が多くなり、燃焼が不完全に成る。
従って、煤が生じたり、主燃焼室へのトーチが弱くなり、主燃焼室の燃焼にばらつきが生じる不具合を有している。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、副室の空燃比を点火プラグによって副室内の安定燃焼を得る目標空燃比にするために副室内の温度データに基づいて、電磁弁の開時間を気筒毎に制御することにより、運転状態、シリンダ間の混合気形成などのばらつきに関係なく安定した主燃焼室の燃焼を図り、エンジン性能の確保と、燃焼ガスの使用量を抑制した運転コストの低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するため、ガスエンジンの副室ガス供給装置は、多気筒ガスエンジンの副室へ副室ガス供給電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御装置において、
前記副室内又は該副室近傍の温度を検出する副室内温度検出手段と、
前記温度を所定範囲内に維持すると共に、前記副室内部の空気過剰率が所定の値になるように、前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御する副室ガス供給制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成により、副室内の検出温度に基づいて、各副室の空燃比を目標値に近づけるように、副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するので、運転状態、シリンダ間のばらつきによらず、点火プラグ周りの最適な空燃比を得ることができる。
また、燃料ガスは各気筒毎に導入量を制御されるので、気筒毎のばらつきが無くなり、エンジンの回転が安定する。
【０００９】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差を算出する標準偏差算出手段を有し、前記副室ガス供給制御手段は、前記標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するとよい。
【００１０】
主燃焼室の標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するようにしたので、主燃焼室の燃焼を確実に燃焼させて、排気ガスのクリーン化が可能となると共に、エンジン出力を安定させることができる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、前記副室の燃焼圧力と該副室に連なる主燃焼室の燃焼圧力との差である副室差圧を検出する副室差圧検出手段とを有し、
前記副室ガス供給制御手段は、前記副室差圧が閾値を超えるように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するとよい。
【００１２】
このような構成により、副室差圧検出手段を設けて、副室差圧が閾値以上になるように電磁弁の開時間を制御して、副室の燃焼を目標の燃焼にして、その燃焼ガスが主燃焼室の燃焼を確実にして、目標のエンジン出力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、前記空気過剰率は着火時において０．９〜１．１にするとよい。
【００１４】
このような構成により、各副室の燃焼は、着火時の空気過剰率が０．９〜１．１主燃焼室の燃焼の火種となるため、確実で、且つ理想の燃焼をさせることで、主燃焼室の希薄混合気を確実に燃焼させて、排気ガスのクリーン化が可能となる。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、前記副室内温度検出手段は、前記点火プラグの温度又は前記副室の内壁部の温度又は前記点火プラグ近傍の冷却水温度の何れか１つ又は複数を検出するとよい。
【００１６】
このような構成により、検出温度としては、点火プラグの温度検出が最もよいが、副室の形状により点火プラグの温度検出ができない場合に、代替用の温度として、副室内壁部、又は点火プラグ近傍の冷却水温度を使用することにより、副室周辺の形状変更等を抑制して、コストの上昇を防止する。
また、複数個所の温度を検出することで、より精度の高い温度管理が可能となる。
【００１７】
また、以上説明した副室ガス供給制御装置のいずれかを備えたガスエンジンを得ることができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、多気筒ガスエンジンの副室へ電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御方法において、
点火プラグ温度が目標温度の範囲にあるか否かを判断するステップと、
前記点火プラグ温度が前記目標温度を満足していない場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
このような構成により、点火プラグ温度の閾値を満足するように、副室ガス供給電磁弁開時間を調整することで、副室での燃焼を確実なものとして、主燃焼室の燃料ガスの燃焼を確実に行わせることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
【００２０】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差が閾値より小さいか否かを判断するステップと、
前記標準偏差が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有するとよい。
【００２１】
主燃焼室の標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するようにしたので、主燃焼室の燃焼を確実に燃焼させて、排気ガスのクリーン化が可能となると共に、エンジン出力を安定させることができる。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、前記副室の燃焼圧力と主燃焼室の圧力との差である副室差圧が閾値より大きいか否かを判断するステップと、
前記副室差圧が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有するとよい。
【００２３】
このような構成により、点火プラグ温度と副室差圧との閾値を満足するように、副室ガス供給電磁弁開時間を調整することで、副室での燃焼を確実なものとして、主燃焼室の希薄燃料ガスの燃焼をより確実に行わせることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
副室内の温度データに基づいて、各副室の空燃比を目標値に近づけるように、電磁弁の開時間を制御するので、運転状態、シリンダ間のばらつきによらず、点火プラグ周りの最適な空燃比を得ることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
また、燃料ガスは各気筒毎に導入量を制御されるので、気筒毎の燃焼のばらつきが無くなり、エンジンの回転が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るガスエンジンの副室ガス供給制御装置を用いた副室式ガスエンジンの概略構成図を示す。
【図２】点火プラグ近傍での燃料ガス濃度の変化図を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る点火プラグ温度と副室ガス供給電磁弁開期間の関係図を示す。
【図４】（Ａ）は本発明に係る点火プラグ温度による主室のＣＯＶ−Ｐｍａｘの関係図を示し、（Ｂ）は副室の点火プラグ温度と副室差圧ΔＰｍａｘ平均値との関係図を示す。
【図５】（Ａ１）は本発明の実施形態に係る筒内圧波形図を示し、（Ａ２）は副室差圧ΔＰが閾値を越えた場合の（Ａ１）における主室燃焼と副室燃焼の差を示す。（Ｂ１）は負荷毎のマップに基づいて各筒一律に副室ガス供給量を決めた場合の筒内圧波形図を示し、（Ｂ２）は（Ｂ１）における主室燃焼と副室燃焼の差を示す。
【図６（Ａ）】本発明の副室ガス供給制御のフロー図を示す。
【図６（Ｂ）】電磁弁開制御の変化の関係図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態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。
【００２７】
図１に示すように、実施形態に係るガスエンジンの副室ガス供給制御装置を用いた副室式ガスエンジンの概略構成図を示す。
副室式ガスエンジン５０は、エンジン本体内に形成されたシリンダ３と、該シリンダ３内を上下方向に摺動するピストン１１と、シリンダ３の上部を閉塞するように配設されたシリンダヘッド６と、該シリンダヘッド６、ピストン１１及びシリンダ３とで囲まれて形成される主燃焼室１０と、シリンダヘッド６内に形成され先端部が主燃焼室１０に臨み、小さな複数の噴孔１２を介して主燃焼室１０と連通する副室１とを備えている。また、副室式ガスエンジン５０はシリンダヘッド６に、主燃焼室１０に空気を導入する吸気ポート７と、吸気ポート７を開閉する吸気バルブ１５と、主燃焼室１０で燃焼したガスが排出される排気ポート１３と、排気ポート１３を開閉する排気バルブ１６とを備えている。
【００２８】
副室１はガス供給通路１４と、該ガス供給通路１４から流入してきた燃料ガスの燃焼タイミングにあわせて、副室１の内部に燃料ガスを供給する副室燃料ガス供給弁２と、副室１の内部に供給された燃料ガスを点火する点火プラグ９と、副室１内の温度データとして点火プラグ９の温度を検出する温度センサ５３と、副室１内の圧力を検出する副室内圧力センサ５５とを備えている。
副室ガス供給制御装置５は副室１内の温度データ及び、圧力データが入力されるコントローラ（ＥＣＵ）５１と、コントローラ５１によって副室１への燃料ガスの供給量を制御される副室ガス供給電磁弁５２を備えている。
【００２９】
コントローラ（ＥＣＵ）５１には、温度センサ５３からの温度データの信号に基づいて副室内温度を検知する副室内温度検出手段６０と、主燃焼室１０の圧力を測定する筒内圧力センサ５７の圧力データの信号に基づいて筒内最高圧力の標準偏差を算出する標準偏差算出手段６２と、筒内圧力センサ５７の圧力データの信号に基づいて検出された圧力から副室１内の圧力を測定する副室内圧力センサ５５の圧力データの信号に基づいて検出された圧力との圧力差を検出する副室差圧検出手段６４と、副室内温度検出手段６０の検知温度に基づいて副室ガス供給電磁弁５２の燃料ガス供給量を制御する副室ガス供給制御手段６６とを備えている。
【００３０】
そして、副室内温度検出手段６０の温度センサ５３は熱電対で構成されており、点火プラグ９の先端部に当接した状態で装着されている。
尚、本実施形態では点火プラグ９の温度を直接検出しているが、副室１の内壁部又は点火プラグ９近傍の冷却水温度を検出して点火プラグ９の温度を算出するようにしてもよい。
但し、その場合には、副室１の内壁部温度又は、冷却水温度と、点火プラグ９の温度との関連マップを別途備え、検出した内壁部温度又は、冷却水温度を点火プラグ９の温度に換算して、副室ガス供給電磁弁５２の開時間を調整して副室１への燃料ガス供給量を制御することが可能である。
【００３１】
副室式ガスエンジン５０は、上述の副室燃料供給系を備えるとともに、吸気ポート７から吸気バルブ１５の開閉によって燃料ガスと空気とを主燃焼室１０の内部に供給する主燃料ガス供給系を備えている。ここに燃料ガスは、吸気ポート７の中途に配置された主燃焼室燃料ガス供給電磁弁１７から吸気ポート７に供給される。
【００３２】
上述した、副室１への副室ガス供給制御装置５を備えた、副室式ガスエンジン５０における燃焼サイクルについて説明する。
副室式ガスエンジン５０が吸気工程に入ると、ピストン１１が下降しつつ主燃料ガス供給系における吸気バルブ１５および、副室燃料ガス供給系における副室燃料ガス供給弁２が開き、排気バルブ１６が閉状態となる。吸気バルブ１５が開くと吸気ポート７から希薄混合ガスが主燃焼室１０内に導入される。
副室燃料ガス供給電磁弁５２が開くと、所望流量に調整された燃料ガスが副室１内へ導入される。
【００３３】
主燃焼室１０内に導入された希薄混合ガスは、ピストン１１の上昇に伴って圧縮され、その一部が副室１の噴孔１２を通って副室１内に流入する。
副室１内では主燃焼室１０から流入した希薄混合ガスと副室１内の混合気とが混合されて、着火に適した混合割合になる。
ピストン１１が圧縮上死点近傍にきた際に、所望の点火タイミングで点火プラグ９を作動させて、副室１内の混合ガスを燃焼させる。
この燃焼したガスの燃焼火炎（トーチ）が噴孔１２を通って主燃焼室１０内の混合気を着火させ、爆発的に燃焼するようになっている。
【００３４】
図２は点火プラグ近傍での燃料ガス濃度の変化図を示す物で、サイクル数十数回のばらつきの代表的な結果を示した。
副室１内の混合ガスは、図２に示すように、Ｐクランク角度位置で副室１内に、燃焼ガスが導入され、副室１内は燃料ガス濃度が急激に上昇（Ｑ位置）する。主燃焼室の希薄混合ガスがピストン１１の上昇に伴って点火プラグ９近傍に達すると、点火プラグ９の近傍の燃料ガス濃度は急激に下がり（Ｒ位置 楕円囲み部）、着火時である点火プラグ９の作動位置（クランク角度にいて７２０ｄｅｇ、Ｓ位置）近辺では燃料ガス濃度は８〜１０％程度の濃度になり、副室燃料ガスが所望空燃比となり、力強い（確かな）燃焼をする。
図２は、点火プラグ９の温度が７００〜８００℃の範囲における混合の変化図である。
【００３５】
副室１の点火プラグ９近傍の燃料ガス濃度を決める副室ガス供給電磁弁５２は図３に示すような特性を有している。
即ち、点火プラグ９の温度は副室ガス供給電磁弁５２の開期間（クランク角度ｄｅｇ）によって異なり、副室ガス供給電磁弁５２の開期間が２０ｄｅｇ時に点火プラグ９の温度が７６０℃近辺となる。
この時、点火プラグ近傍の燃料ガス濃度が略８〜１０％になることが実験結果によって判明し、副室１の空燃比（空気過剰率０．９〜１．１）が着火のための理想の比率になる。
【００３６】
図４（Ａ）に点火プラグ温度と、主燃焼室１０のばらつきの度合いＣＯＶ−Ｐｍａｘ（主燃焼室の最高圧力の標準偏差）の関係を示す。
図からも判断できるように、点火プラグ温度が高くなると最高圧力のばらつき（ＣＯＶ−Ｐｍａｘ）は小さくなることが解る。
ここに、主燃焼室１０の最高圧力の標準偏差（ＣＯＶ−Ｐｍａｘ）が小さいと、副室式ガスエンジン５０の回転に斑が少なく安定した運転ができる。従って、点火プラグ９の温度は可能な限り大きいほうが好ましい。
【００３７】
また、図４（Ｂ）に点火プラグ温度と、副室差圧ΔＰとの関係を示す。
副室差圧ΔＰとは、副室１内の燃焼圧とそれによって、主燃焼室１０に発生する燃焼圧との差を示したものである。
図４（Ｂ）に示すように、点火プラグ９の温度が高いほど副室差圧ΔＰｍａｘは大きくなる（副室１内が強く燃焼している。）ことを示している。
つまり、点火プラグ９の温度が高いほど副室１から主燃焼室１０への燃焼火炎（トーチ）が強く、主燃焼室１０内の希薄混合ガスを理想的に燃焼させることができる。
このことからも、点火プラグ９の温度は可能な限り大きいほうが好ましい。
【００３８】
一方、点火プラグ９の温度は点火プラグ９の寿命の観点から８００℃より下であることが好ましい。
また、図４（Ａ）に示すＣＯＶーＰｍａｘが７％より小さい場合、副室式ガスエンジン５０の燃焼に問題ないことが実験により確認されているため、点火プラグ９の温度はそれに略対応する７００℃より大きくするのがより好ましい。
【００３９】
図５に副室差圧ΔＰの違いによる筒内圧波形の比較を示す。
図５（Ａ１）は点火プラグ温度を、略７００℃＜点火プラグ温度＜８００℃の範囲時の筒内圧波形を示し、数十サイクルの波形を重ねてそのばらつきを表わしたものであり、Ｚ部は副室１の燃焼圧波形を示したものであり、図５（Ａ２）は図５（Ａ１）Ｚ部の副室差圧ΔＰであり、副室差圧ΔＰが閾値を越えている（ΔＰが大きい）場合を示している。
一方、図５（Ｂ１）は、副室ガス供給量を試験にて負荷毎にマップを備えて各気筒一律に副室ガス供給量を決めたものを示し、数十サイクルの波形を重ねてそのばらつきを表わしたものであり、Ｙ部は副室１の燃焼圧波形を示したものであり、図５（Ｂ２）は図５（Ｂ１）Ｙ部の副室差圧ΔＰを示している。
そして、図５（Ａ２）のＺ部の副室差圧ΔＰは図５（Ｂ２）のＹ部の副室差圧ΔＰより高くなっており、副室１から主燃焼室への燃焼火炎（トーチ）が強いことを表わしている。
その結果、図５（Ａ１）のＣＯＶ−Ｐｍａｘは図５（Ｂ２）のＣＯＶ−Ｐｍａｘよりばらつきが小さくなっており、安定した運転ができる。
【００４０】
図６（Ａ）は副室１への副室燃料ガス制御フローを示す。
ステップＳ１からスタートして、ステップＳ２において、ＣＯＶ−Ｐｍａｘが閾値より大きいか、否かを判断する。大きいと副室１燃焼に問題ありＮＯとして、ステップＳ６に進む。ステップＳ２でＣＯＶ−Ｐｍａｘが閾値より小さいとＹＥＳとしてステップＳ３に進む。
ステップＳ３では点火プラグ９の温度が７００〜８００℃の範囲にあるかを判断する。〔図４（Ａ）に示すように、点火プラグ温度（フロー図が煩雑になるので「プラグ温度」と略称する。）が高く、ＣＯＶ−Ｐｍａｘが小さい場合において、副室ガスエンジン５０の回転斑が少なく安定した運転を行われていることが判断できる。〕
点火プラグ９が７００〜８００℃の範囲外の場合には副室１燃焼に問題ありＮＯとして、ステップＳ６に進む。点火プラグ９の温度が７００〜８００℃の範囲にある場合にはＹＥＳとしてステップＳ４に進む。
ステップＳ４においては、副室差圧ΔＰが閾値以上になっているかを判断する。副室差圧ΔＰが閾値以下の場合には副室１燃焼に問題ありＮＯとして、ステップＳ６に進む。副室差圧ΔＰが閾値以上になっている場合はＹＥＳ（正常）としてステップＳ２にリターンする。
【００４１】
副室１燃焼に問題ありとした場合、ステップＳ６からステップＳ７に進み、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）制御を実施する。
開期間（θ）制御は図６（Ｂ）Iに示すように、目標点火プラグ温度（図が煩雑になるので「目標プラグ温度」と略称する。）―測定温度（又は目標副室差圧―測定副室差圧）に対し、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）を増大方向に比例した特性に沿って変化代（θｄ）の修正制御を行う。但し、変化代θｄ≦θｍａｘ（最大修正代）とする。
【００４２】
ステップＳ８にて変化代（θｄ）が最大修正代（θｍａｘ）になっているかを判断する。
最大修正代（θｍａｘ）以下の場合はＮＯとなり、ステップＳ９に進む。ステップＳ９において、副室差圧ΔＰ＞閾値及び、点火プラグ９が７００〜８００℃の範囲に在るかを判断する。ＹＥＳ（正常）と判断した場合にはステップＳ２に戻る。
ＮＯと判断した場合には、ステップＳ７に戻り、副室ガス供給電磁弁５２の開期間制御を再度実施する。ステップＳ８にて変化代（θｄ）が最大修正代（θｍａｘ）になっている場合は、ＹＥＳとしてステップＳ１１へ進む。
【００４３】
ステップＳ１１においては、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）の制御をやり直す。但し、変化代はθｍｉｎ≦θｄとする。
開期間（θ）制御は図６（Ｂ）IIに示すように、目標プラグ温度―測定温度（又は目標副室差圧―測定副室差圧）に対し、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）を減少方向に比例した特性に沿って変化代（θｄ）の修正制御を行う。これはステップＳ７で反対方向に制御した不具合と判断する。
従って、変化代（θｄ）を減らす方向に制御する。
【００４４】
ステップＳ１２に進み、変化代（θｄ）＝開期間（θ）ｍｉｎになっているかを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ１５に進み警報を作動させる。
これは、燃料ガス供給量以外の問題であり、例えば点火プラグ９の劣化、煤等の堆積等が考えられる。ステップＳ１２でＮＯと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、副室差圧ΔＰ＞閾値及び、点火プラグ９が７００〜８００℃の範囲に在るかを判断する。ＹＥＳ（正常）と判断した場合にはステップＳ１４に進み、ステップＳ２に戻る。ＮＯと判断した場合には、ステップＳ７に戻り、副室ガス供給電磁弁５２の開期間制御を減少方向に再度実施する。
【００４５】
プラグ温度の閾値を満足するように、副室ガス供給電磁弁５２の開時間を調整することで、副室１への副室燃料供給量を制御して、空気過剰率を０．９〜１．１の範囲に調整することで、副室１における燃焼を確実なものとして、主燃焼室１０の希薄燃料ガスの燃焼を確実に行わせることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
多気筒ガスエンジンの副室へ電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの燃費節減と排ガスのクリーン化を図る副室ガス供給制御装置に用いられるとよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 副室
２ 副室燃料ガス供給弁
３ シリンダ
５ 燃料ガス供給制御装置
６ シリンダヘッド
７ 吸気ポート
９ 点火プラグ
１０ 主燃焼室
１１ ピストン
１２ 噴孔
１７ 主燃焼室燃料ガス供給電磁弁
５０ 副室式ガスエンジン
５１ コントローラ（ＥＣＵ）
５２ 副室ガス供給電磁弁
５３ 温度センサ
６０ 副室内温度検出手段
６２ 標準偏差算出手段
６４ 副室差圧検出手段
６６ 副室ガス供給制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒ガスエンジンの副室へ燃料ガスを電磁弁によって個別に導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電用エンジン等として広く用いられているガスエンジンのうち、希薄燃焼でＮＯｘ等の発生量を低減し、低公害を実現するガスエンジン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、シリンダに連なる副室に設けられた点火プラグによって副室内の燃料と空気の混合気を着火させて、副室内の燃焼ガスを副室噴口より火種（トーチ）として噴出させ、主燃焼室の燃料と空気の混合気を燃焼させる燃焼手段を有している。
【０００３】
また、副室に配設された点火栓の温度を測定して、燃料ガスの供給量を調整する技術が弊社出願である特開２００４−３６４２４号公報（特許文献１）で開示されている。
特許文献１によると、点火栓が備えられた副室を有する副室式ガスエンジンに具備された燃料供給量制御装置であって、点火栓の温度を検知して、検知された温度が規定値を超える温度であった場合には燃料ガスの供給量を増大させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、点火栓の温度が高い時に、燃料ガスの供給量を増大させると理想の空燃比に対し、燃料ガスの量が多くなり、燃焼が不完全に成る。
従って、煤が生じたり、主燃焼室へのトーチが弱くなり、主燃焼室の燃焼にばらつきが生じる不具合を有している。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、副室の空燃比を点火プラグによって副室内の安定燃焼を得る目標空燃比にするために副室内の温度データに基づいて、電磁弁の開時間を気筒毎に制御することにより、運転状態、シリンダ間の混合気形成などのばらつきに関係なく安定した主燃焼室の燃焼を図り、エンジン性能の確保と、燃焼ガスの使用量を抑制した運転コストの低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するため、ガスエンジンの副室ガス供給装置は、多気筒ガスエンジンの副室へ副室ガス供給電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御装置において、
前記副室内又は該副室近傍の温度を検出する副室内温度検出手段と、
前記温度を所定範囲内に維持すると共に、前記副室内部の空気過剰率が所定の値になるように、前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御する副室ガス供給制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成により、副室内の検出温度に基づいて、各副室の空燃比を目標値に近づけるように、副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するので、運転状態、シリンダ間のばらつきによらず、点火プラグ周りの最適な空燃比を得ることができる。
また、燃料ガスは各気筒毎に導入量を制御されるので、気筒毎のばらつきが無くなり、エンジンの回転が安定する。
【０００９】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差を算出する標準偏差算出手段を有し、前記副室ガス供給制御手段は、前記標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するとよい。
【００１０】
主燃焼室の標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するようにしたので、主燃焼室の燃焼を確実に燃焼させて、排気ガスのクリーン化が可能となると共に、エンジン出力を安定させることができる。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、前記副室の燃焼圧力と該副室に連なる主燃焼室の燃焼圧力との差である副室差圧を検出する副室差圧検出手段とを有し、
前記副室ガス供給制御手段は、前記副室差圧が閾値を超えるように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するとよい。
【００１２】
このような構成により、副室差圧検出手段を設けて、副室差圧が閾値以上になるように電磁弁の開時間を制御して、副室の燃焼を目標の燃焼にして、その燃焼ガスが主燃焼室の燃焼を確実にして、目標のエンジン出力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、前記空気過剰率は着火時において０．９〜１．１にするとよい。
【００１４】
このような構成により、各副室の燃焼は、着火時の空気過剰率が０．９〜１．１主燃焼室の燃焼の火種となるため、確実で、且つ理想の燃焼をさせることで、主燃焼室の希薄混合気を確実に燃焼させて、排気ガスのクリーン化が可能となる。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、前記副室内温度検出手段は、前記点火プラグの温度又は前記副室の内壁部の温度又は前記点火プラグ近傍の冷却水温度の何れか１つ又は複数を検出するとよい。
【００１６】
このような構成により、検出温度としては、点火プラグの温度検出が最もよいが、副室の形状により点火プラグの温度検出ができない場合に、代替用の温度として、副室内壁部、又は点火プラグ近傍の冷却水温度を使用することにより、副室周辺の形状変更等を抑制して、コストの上昇を防止する。
また、複数個所の温度を検出することで、より精度の高い温度管理が可能となる。
【００１７】
また、以上説明した副室ガス供給制御装置のいずれかを備えたガスエンジンを得ることができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、多気筒ガスエンジンの副室へ電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御方法において、
点火プラグ温度が目標温度の範囲にあるか否かを判断するステップと、
前記点火プラグ温度が前記目標温度を満足していない場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
このような構成により、点火プラグ温度の閾値を満足するように、副室ガス供給電磁弁開時間を調整することで、副室での燃焼を確実なものとして、主燃焼室の燃料ガスの燃焼を確実に行わせることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
【００２０】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差が閾値より小さいか否かを判断するステップと、
前記標準偏差が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有するとよい。
【００２１】
主燃焼室の標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御するようにしたので、主燃焼室の燃焼を確実に燃焼させて、排気ガスのクリーン化が可能となると共に、エンジン出力を安定させることができる。
【００２２】
また、本発明において好ましくは、前記副室の燃焼圧力と主燃焼室の圧力との差である副室差圧が閾値より大きいか否かを判断するステップと、
前記副室差圧が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有するとよい。
【００２３】
このような構成により、点火プラグ温度と副室差圧との閾値を満足するように、副室ガス供給電磁弁開時間を調整することで、副室での燃焼を確実なものとして、主燃焼室の希薄燃料ガスの燃焼をより確実に行わせることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
副室内の温度データに基づいて、各副室の空燃比を目標値に近づけるように、電磁弁の開時間を制御するので、運転状態、シリンダ間のばらつきによらず、点火プラグ周りの最適な空燃比を得ることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
また、燃料ガスは各気筒毎に導入量を制御されるので、気筒毎の燃焼のばらつきが無くなり、エンジンの回転が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るガスエンジンの副室ガス供給制御装置を用いた副室式ガスエンジンの概略構成図を示す。
【図２】点火プラグ近傍での燃料ガス濃度の変化図を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る点火プラグ温度と副室ガス供給電磁弁開期間の関係図を示す。
【図４】（Ａ）は本発明に係る点火プラグ温度による主室のＣＯＶ−Ｐｍａｘの関係図を示し、（Ｂ）は副室の点火プラグ温度と副室差圧ΔＰｍａｘ平均値との関係図を示す。
【図５】（Ａ１）は本発明の実施形態に係る筒内圧波形図を示し、（Ａ２）は副室差圧ΔＰが閾値を越えた場合の（Ａ１）における主室燃焼と副室燃焼の差を示す。（Ｂ１）は負荷毎のマップに基づいて各筒一律に副室ガス供給量を決めた場合の筒内圧波形図を示し、（Ｂ２）は（Ｂ１）における主室燃焼と副室燃焼の差を示す。
【図６（Ａ）】本発明の副室ガス供給制御のフロー図を示す。
【図６（Ｂ）】電磁弁開制御の変化の関係図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態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。
【００２７】
図１に示すように、実施形態に係るガスエンジンの副室ガス供給制御装置を用いた副室式ガスエンジンの概略構成図を示す。
副室式ガスエンジン５０は、エンジン本体内に形成されたシリンダ３と、該シリンダ３内を上下方向に摺動するピストン１１と、シリンダ３の上部を閉塞するように配設されたシリンダヘッド６と、該シリンダヘッド６、ピストン１１及びシリンダ３とで囲まれて形成される主燃焼室１０と、シリンダヘッド６内に形成され先端部が主燃焼室１０に臨み、小さな複数の噴孔１２を介して主燃焼室１０と連通する副室１とを備えている。また、副室式ガスエンジン５０はシリンダヘッド６に、主燃焼室１０に空気を導入する吸気ポート７と、吸気ポート７を開閉する吸気バルブ１５と、主燃焼室１０で燃焼したガスが排出される排気ポート１３と、排気ポート１３を開閉する排気バルブ１６とを備えている。
【００２８】
副室１はガス供給通路１４と、該ガス供給通路１４から流入してきた燃料ガスの燃焼タイミングにあわせて、副室１の内部に燃料ガスを供給する副室燃料ガス供給弁２と、副室１の内部に供給された燃料ガスを点火する点火プラグ９と、副室１内の温度データとして点火プラグ９の温度を検出する温度センサ５３と、副室１内の圧力を検出する副室内圧力センサ５５とを備えている。
副室ガス供給制御装置５は副室１内の温度データ及び、圧力データが入力されるコントローラ（ＥＣＵ）５１と、コントローラ５１によって副室１への燃料ガスの供給量を制御される副室ガス供給電磁弁５２を備えている。
【００２９】
コントローラ（ＥＣＵ）５１には、温度センサ５３からの温度データの信号に基づいて副室内温度を検知する副室内温度検出手段６０と、主燃焼室１０の圧力を測定する筒内圧力センサ５７の圧力データの信号に基づいて筒内最高圧力の標準偏差を算出する標準偏差算出手段６２と、筒内圧力センサ５７の圧力データの信号に基づいて検出された圧力から副室１内の圧力を測定する副室内圧力センサ５５の圧力データの信号に基づいて検出された圧力との圧力差を検出する副室差圧検出手段６４と、副室内温度検出手段６０の検知温度に基づいて副室ガス供給電磁弁５２の燃料ガス供給量を制御する副室ガス供給制御手段６６とを備えている。
【００３０】
そして、副室内温度検出手段６０の温度センサ５３は熱電対で構成されており、点火プラグ９の先端部に当接した状態で装着されている。
尚、本実施形態では点火プラグ９の温度を直接検出しているが、副室１の内壁部又は点火プラグ９近傍の冷却水温度を検出して点火プラグ９の温度を算出するようにしてもよい。
但し、その場合には、副室１の内壁部温度又は、冷却水温度と、点火プラグ９の温度との関連マップを別途備え、検出した内壁部温度又は、冷却水温度を点火プラグ９の温度に換算して、副室ガス供給電磁弁５２の開時間を調整して副室１への燃料ガス供給量を制御することが可能である。
【００３１】
副室式ガスエンジン５０は、上述の副室燃料供給系を備えるとともに、吸気ポート７から吸気バルブ１５の開閉によって燃料ガスと空気とを主燃焼室１０の内部に供給する主燃料ガス供給系を備えている。ここに燃料ガスは、吸気ポート７の中途に配置された主燃焼室燃料ガス供給電磁弁１７から吸気ポート７に供給される。
【００３２】
上述した、副室１への副室ガス供給制御装置５を備えた、副室式ガスエンジン５０における燃焼サイクルについて説明する。
副室式ガスエンジン５０が吸気工程に入ると、ピストン１１が下降しつつ主燃料ガス供給系における吸気バルブ１５および、副室燃料ガス供給系における副室燃料ガス供給弁２が開き、排気バルブ１６が閉状態となる。吸気バルブ１５が開くと吸気ポート７から希薄混合ガスが主燃焼室１０内に導入される。
副室燃料ガス供給電磁弁５２が開くと、所望流量に調整された燃料ガスが副室１内へ導入される。
【００３３】
主燃焼室１０内に導入された希薄混合ガスは、ピストン１１の上昇に伴って圧縮され、その一部が副室１の噴孔１２を通って副室１内に流入する。
副室１内では主燃焼室１０から流入した希薄混合ガスと副室１内の混合気とが混合されて、着火に適した混合割合になる。
ピストン１１が圧縮上死点近傍にきた際に、所望の点火タイミングで点火プラグ９を作動させて、副室１内の混合ガスを燃焼させる。
この燃焼したガスの燃焼火炎（トーチ）が噴孔１２を通って主燃焼室１０内の混合気を着火させ、爆発的に燃焼するようになっている。
【００３４】
図２は点火プラグ近傍での燃料ガス濃度の変化図を示す物で、サイクル数十数回のばらつきの代表的な結果を示した。
副室１内の混合ガスは、図２に示すように、Ｐクランク角度位置で副室１内に、燃焼ガスが導入され、副室１内は燃料ガス濃度が急激に上昇（Ｑ位置）する。主燃焼室の希薄混合ガスがピストン１１の上昇に伴って点火プラグ９近傍に達すると、点火プラグ９の近傍の燃料ガス濃度は急激に下がり（Ｒ位置 楕円囲み部）、着火時である点火プラグ９の作動位置（クランク角度にいて７２０ｄｅｇ、Ｓ位置）近辺では燃料ガス濃度は８〜１０％程度の濃度になり、副室燃料ガスが所望空燃比となり、力強い（確かな）燃焼をする。
図２は、点火プラグ９の温度が７００〜８００℃の範囲における混合の変化図である。
【００３５】
副室１の点火プラグ９近傍の燃料ガス濃度を決める副室ガス供給電磁弁５２は図３に示すような特性を有している。
即ち、点火プラグ９の温度は副室ガス供給電磁弁５２の開期間（クランク角度ｄｅｇ）によって異なり、副室ガス供給電磁弁５２の開期間が２０ｄｅｇ時に点火プラグ９の温度が７６０℃近辺となる。
この時、点火プラグ近傍の燃料ガス濃度が略８〜１０％になることが実験結果によって判明し、副室１の空燃比（空気過剰率０．９〜１．１）が着火のための理想の比率になる。
【００３６】
図４（Ａ）に点火プラグ温度と、主燃焼室１０のばらつきの度合いＣＯＶ−Ｐｍａｘ（主燃焼室の最高圧力の標準偏差）の関係を示す。
図からも判断できるように、点火プラグ温度が高くなると最高圧力のばらつき（ＣＯＶ−Ｐｍａｘ）は小さくなることが解る。
ここに、主燃焼室１０の最高圧力の標準偏差（ＣＯＶ−Ｐｍａｘ）が小さいと、副室式ガスエンジン５０の回転に斑が少なく安定した運転ができる。従って、点火プラグ９の温度は可能な限り大きいほうが好ましい。
【００３７】
また、図４（Ｂ）に点火プラグ温度と、副室差圧ΔＰとの関係を示す。
副室差圧ΔＰとは、副室１内の燃焼圧とそれによって、主燃焼室１０に発生する燃焼圧との差を示したものである。
図４（Ｂ）に示すように、点火プラグ９の温度が高いほど副室差圧ΔＰｍａｘは大きくなる（副室１内が強く燃焼している。）ことを示している。
つまり、点火プラグ９の温度が高いほど副室１から主燃焼室１０への燃焼火炎（トーチ）が強く、主燃焼室１０内の希薄混合ガスを理想的に燃焼させることができる。
このことからも、点火プラグ９の温度は可能な限り大きいほうが好ましい。
【００３８】
一方、点火プラグ９の温度は点火プラグ９の寿命の観点から８００℃より下であることが好ましい。
また、図４（Ａ）に示すＣＯＶーＰｍａｘが７％より小さい場合、副室式ガスエンジン５０の燃焼に問題ないことが実験により確認されているため、点火プラグ９の温度はそれに略対応する７００℃より大きくするのがより好ましい。
【００３９】
図５に副室差圧ΔＰの違いによる筒内圧波形の比較を示す。
図５（Ａ１）は点火プラグ温度を、略７００℃＜点火プラグ温度＜８００℃の範囲時の筒内圧波形を示し、数十サイクルの波形を重ねてそのばらつきを表わしたものであり、Ｚ部は副室１の燃焼圧波形を示したものであり、図５（Ａ２）は図５（Ａ１）Ｚ部の副室差圧ΔＰであり、副室差圧ΔＰが閾値を越えている（ΔＰが大きい）場合を示している。
一方、図５（Ｂ１）は、副室ガス供給量を試験にて負荷毎にマップを備えて各気筒一律に副室ガス供給量を決めたものを示し、数十サイクルの波形を重ねてそのばらつきを表わしたものであり、Ｙ部は副室１の燃焼圧波形を示したものであり、図５（Ｂ２）は図５（Ｂ１）Ｙ部の副室差圧ΔＰを示している。
そして、図５（Ａ２）のＺ部の副室差圧ΔＰは図５（Ｂ２）のＹ部の副室差圧ΔＰより高くなっており、副室１から主燃焼室への燃焼火炎（トーチ）が強いことを表わしている。
その結果、図５（Ａ１）のＣＯＶ−Ｐｍａｘは図５（Ｂ２）のＣＯＶ−Ｐｍａｘよりばらつきが小さくなっており、安定した運転ができる。
【００４０】
図６（Ａ）は副室１への副室燃料ガス制御フローを示す。
ステップＳ１からスタートして、ステップＳ２において、ＣＯＶ−Ｐｍａｘが閾値より大きいか、否かを判断する。大きいと副室１燃焼に問題ありＮＯとして、ステップＳ６に進む。ステップＳ２でＣＯＶ−Ｐｍａｘが閾値より小さいとＹＥＳとしてステップＳ３に進む。
ステップＳ３では点火プラグ９の温度が７００〜８００℃の範囲にあるかを判断する。〔図４（Ａ）に示すように、点火プラグ温度（フロー図が煩雑になるので「プラグ温度」と略称する。）が高く、ＣＯＶ−Ｐｍａｘが小さい場合において、副室ガスエンジン５０の回転斑が少なく安定した運転を行われていることが判断できる。〕
点火プラグ９が７００〜８００℃の範囲外の場合には副室１燃焼に問題ありＮＯとして、ステップＳ６に進む。点火プラグ９の温度が７００〜８００℃の範囲にある場合にはＹＥＳとしてステップＳ４に進む。
ステップＳ４においては、副室差圧ΔＰが閾値以上になっているかを判断する。副室差圧ΔＰが閾値以下の場合には副室１燃焼に問題ありＮＯとして、ステップＳ６に進む。副室差圧ΔＰが閾値以上になっている場合はＹＥＳ（正常）としてステップＳ２にリターンする。
【００４１】
副室１燃焼に問題ありとした場合、ステップＳ６からステップＳ７に進み、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）制御を実施する。
開期間（θ）制御は図６（Ｂ）Iに示すように、目標点火プラグ温度（図が煩雑になるので「目標プラグ温度」と略称する。）―測定温度（又は目標副室差圧―測定副室差圧）に対し、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）を増大方向に比例した特性に沿って変化代（θｄ）の修正制御を行う。但し、変化代θｄ≦θｍａｘ（最大修正代）とする。
【００４２】
ステップＳ８にて変化代（θｄ）が最大修正代（θｍａｘ）になっているかを判断する。
最大修正代（θｍａｘ）以下の場合はＮＯとなり、ステップＳ９に進む。ステップＳ９において、副室差圧ΔＰ＞閾値及び、点火プラグ９が７００〜８００℃の範囲に在るかを判断する。ＹＥＳ（正常）と判断した場合にはステップＳ２に戻る。
ＮＯと判断した場合には、ステップＳ７に戻り、副室ガス供給電磁弁５２の開期間制御を再度実施する。ステップＳ８にて変化代（θｄ）が最大修正代（θｍａｘ）になっている場合は、ＹＥＳとしてステップＳ１１へ進む。
【００４３】
ステップＳ１１においては、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）の制御をやり直す。但し、変化代はθｍｉｎ≦θｄとする。
開期間（θ）制御は図６（Ｂ）IIに示すように、目標プラグ温度―測定温度（又は目標副室差圧―測定副室差圧）に対し、副室ガス供給電磁弁５２の開期間（θ）を減少方向に比例した特性に沿って変化代（θｄ）の修正制御を行う。これはステップＳ７で反対方向に制御した不具合と判断する。
従って、変化代（θｄ）を減らす方向に制御する。
【００４４】
ステップＳ１２に進み、変化代（θｄ）＝開期間（θ）ｍｉｎになっているかを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ１５に進み警報を作動させる。
これは、燃料ガス供給量以外の問題であり、例えば点火プラグ９の劣化、煤等の堆積等が考えられる。ステップＳ１２でＮＯと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、副室差圧ΔＰ＞閾値及び、点火プラグ９が７００〜８００℃の範囲に在るかを判断する。ＹＥＳ（正常）と判断した場合にはステップＳ１４に進み、ステップＳ２に戻る。ＮＯと判断した場合には、ステップＳ７に戻り、副室ガス供給電磁弁５２の開期間制御を減少方向に再度実施する。
【００４５】
プラグ温度の閾値を満足するように、副室ガス供給電磁弁５２の開時間を調整することで、副室１への副室燃料供給量を制御して、空気過剰率を０．９〜１．１の範囲に調整することで、副室１における燃焼を確実なものとして、主燃焼室１０の希薄燃料ガスの燃焼を確実に行わせることで、目標通りの燃費節減と排ガスのクリーン化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
多気筒ガスエンジンの副室へ電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの燃費節減と排ガスのクリーン化を図る副室ガス供給制御装置に用いられるとよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ 副室
２ 副室燃料ガス供給弁
３ シリンダ
５ 燃料ガス供給制御装置
６ シリンダヘッド
７ 吸気ポート
９ 点火プラグ
１０ 主燃焼室
１１ ピストン
１２ 噴孔
１７ 主燃焼室燃料ガス供給電磁弁
５０ 副室式ガスエンジン
５１ コントローラ（ＥＣＵ）
５２ 副室ガス供給電磁弁
５３ 温度センサ
６０ 副室内温度検出手段
６２ 標準偏差算出手段
６４ 副室差圧検出手段
６６ 副室ガス供給制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒ガスエンジンの副室へ副室ガス供給電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御装置において、
前記副室内又は該副室近傍の温度を検出する副室内温度検出手段と、
前記温度を所定範囲内に維持すると共に、前記副室内部の空気過剰率が所定の値になるように、前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御する副室ガス供給制御手段とを備えることを特徴とするガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項２】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差を算出する標準偏差算出手段を有し、
前記副室ガス供給制御手段は、前記標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を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副室ガス供給装置。
【請求項３】
前記副室の燃焼圧力と該副室に連なる主燃焼室の燃焼圧力との差である副室差圧を検出する副室差圧検出手段とを有し、
前記副室ガス供給制御手段は、前記副室差圧が閾値を超えるように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項４】
前記空気過剰率は着火時において０．９〜１．１であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項５】
前記副室内温度検出手段は、前記点火プラグの温度又は前記副室の内壁部の温度又は前記点火プラグ近傍の冷却水温度の何れか１つ又は複数を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の副室ガス供給制御装置を有することを特徴とするガスエンジン。
【請求項７】
多気筒ガスエンジンの副室へ電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御方法において、
点火プラグ温度が目標温度の範囲にあるか否かを判断するステップと、
前記点火プラグ温度が前記目標温度を満足していない場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とするガスエンジンの副室ガス供給制御方法。
【請求項８】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差が閾値より大きいか否かを判断するステップと、
前記標準偏差が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とする請求項７に記載のガスエンジンの副室ガス供給制御方法。
【請求項９】
前記副室の燃焼圧力と主燃焼室の圧力との差である副室差圧が閾値より大きいか否かを判断するステップと、
前記副室差圧が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とする請求項８記載のガスエンジンの副室ガス供給制御方法。
【請求項１】
多気筒ガスエンジンの副室へ副室ガス供給電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御装置において、
前記副室内又は該副室近傍の温度を検出する副室内温度検出手段と、
前記温度を所定範囲内に維持すると共に、前記副室内部の空気過剰率が所定の値になるように、前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御する副室ガス供給制御手段とを備えることを特徴とするガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項２】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差を算出する標準偏差算出手段を有し、
前記副室ガス供給制御手段は、前記標準偏差が所定の閾値を超えないように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を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副室ガス供給装置。
【請求項３】
前記副室の燃焼圧力と該副室に連なる主燃焼室の燃焼圧力との差である副室差圧を検出する副室差圧検出手段とを有し、
前記副室ガス供給制御手段は、前記副室差圧が閾値を超えるように前記副室ガス供給電磁弁の開時間を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項４】
前記空気過剰率は着火時において０．９〜１．１であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項５】
前記副室内温度検出手段は、前記点火プラグの温度又は前記副室の内壁部の温度又は前記点火プラグ近傍の冷却水温度の何れか１つ又は複数を検出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガスエンジンの副室ガス供給制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の副室ガス供給制御装置を有することを特徴とするガスエンジン。
【請求項７】
多気筒ガスエンジンの副室へ電磁弁によって個別に燃料ガスを導入し、点火プラグで着火するガスエンジンの副室ガス供給制御方法において、
点火プラグ温度が目標温度の範囲にあるか否かを判断するステップと、
前記点火プラグ温度が前記目標温度を満足していない場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とするガスエンジンの副室ガス供給制御方法。
【請求項８】
前記主燃焼室の各サイクルにおける最高圧力の標準偏差が閾値より大きいか否かを判断するステップと、
前記標準偏差が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とする請求項７に記載のガスエンジンの副室ガス供給制御方法。
【請求項９】
前記副室の燃焼圧力と主燃焼室の圧力との差である副室差圧が閾値より大きいか否かを判断するステップと、
前記副室差圧が閾値以下の場合は、前記副室の燃焼に問題ありと判断し、前記電磁弁の開時間を制御するステップとを有することを特徴とする請求項８記載のガスエンジンの副室ガス供給制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（Ａ）】
【図６（Ｂ）】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（Ａ）】
【図６（Ｂ）】
【公開番号】特開２０１２−１６３０４２（Ｐ２０１２−１６３０４２Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９８９（Ｐ２０１１−２３９８９）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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