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公開番号2025020715
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124250
出願日2023-07-31
発明の名称制御装置、ガスエンジンシステムおよび制御方法
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類F02D 41/34 20060101AFI20250205BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、ガスエンジンに供給する燃料ガスの噴射量を従来よりも適切に制御し得る制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、ガスエンジンに対して燃料ガスを供給するための噴射器を制御する。制御装置は、ガスエンジンの吸入、圧縮、膨脹および排気の4つの行程からなるサイクル毎に燃料ガス噴射量が第1噴射量となるように噴射器を制御する第1モードと、2以上のサイクル毎に燃料ガス噴射量が第2噴射量となるように噴射器を制御する第2モードと、備え、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、第1モードおよび第2モードの一方から他方に切り替わったタイミングから所定期間だけ、燃料ガス噴射量を第1噴射量および第2噴射量とは異なる一定値に保持する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスエンジンに対して燃料ガスを供給するための噴射器を制御する制御装置であって、
前記ガスエンジンの吸入、圧縮、膨脹および排気の４つの行程からなるサイクル毎に燃料ガス噴射量が第１噴射量となるように前記噴射器を制御する第１モードと、２以上の前記サイクル毎に燃料ガス噴射量が第２噴射量となるように前記噴射器を制御する第２モードと、を備え、
前記ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替わったタイミングから所定期間だけ、前記燃料ガス噴射量を前記第１噴射量および前記第２噴射量とは異なる一定値に保持する制御装置。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記第１モードから前記第２モードに切り替わったタイミングから第１期間だけ、前記燃料ガス噴射量を前記第１噴射量から算定された値に保持する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１モードから前記第２モードに切り替わったタイミングにおいて、単位時間当たりの燃料ガス噴射量を単位時間当たりの前記第１噴射量に対して所定割合増量した値とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第２モードから前記第１モードに切り替わったタイミングから第２期間だけ、前記燃料ガス噴射量を前記第２噴射量から算定された値に保持する請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第２モードから前記第１モードに切り替わったタイミングにおいて、単位時間当たりの燃料ガス噴射量を単位時間当たりの前記第２噴射量に対して所定割合減量した値とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記低負荷運転における前記発電機の出力は定格出力の２０％未満である請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
燃料ガスの燃焼が行われる燃焼室を含み、発電機を駆動するガスエンジンと、請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置と、を備えるガスエンジンシステム。
【請求項８】
前記燃焼室は主室と副室とを含み、前記噴射器は、前記燃料ガスを前記主室に供給する請求項７に記載のガスエンジンシステム。
【請求項９】
ガスエンジンに対して燃料ガス噴射を制御する制御方法であって、
前記ガスエンジンの吸入、圧縮、膨脹および排気の４つの行程からなるサイクル毎に燃料ガス噴射量が第１噴射量となるように制御される第１モードと、２以上の前記サイクル毎に燃料ガス噴射量が第２噴射量となるように制御される第２モードと、を備え、
前記ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替わったタイミングから所定期間だけ、前記燃料ガス噴射量は、前記第１噴射量および前記第２噴射量とは異なる一定値に保持される制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置、ガスエンジンシステムおよび制御方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、各気筒に対応して燃料を間欠的に噴射する噴射弁を有する多気筒内燃機関の電子燃料噴射制御装置において、全気筒－斉噴射、各気筒独立噴射、グループ噴射等の相互間で噴射方式を切り換える場合に、吸入行程との関係で１回の燃焼に必要な燃料が切り換え後過不足を生じない様に、通常の演算より求めた燃料噴射パルスと異なる補正パルスを供給することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６０－１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、一例として、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、ガスエンジンに供給する燃料ガスの噴射量を従来よりも適切に制御し得る制御装置、ガスエンジンシステムおよび制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様(aspect)の制御装置は、ガスエンジンに対して燃料ガスを供給するための噴射器を制御する制御装置であって、前記ガスエンジンの吸入、圧縮、膨脹および排気の４つの行程からなるサイクル毎に燃料ガス噴射量が第１噴射量となるように前記噴射器を制御する第１モードと、２以上の前記サイクル毎に燃料ガス噴射量が第２噴射量となるように前記噴射器を制御する第２モードと、備え、前記ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替わったタイミングから所定期間だけ、前記燃料ガス噴射量を前記第１噴射量および前記第２噴射量とは異なる一定値に保持する。
【０００６】
本開示の一態様のガスエンジンシステムは、燃料ガスの燃焼が行われる燃焼室を含み、発電機を駆動するガスエンジンと、上記の制御装置と、を備える。
【０００７】
本開示の一態様の制御方法は、ガスエンジンに対して燃料ガス噴射を制御する制御方法であって、前記ガスエンジンの吸入、圧縮、膨脹および排気の４つの行程からなるサイクル毎に燃料ガス噴射量が第１噴射量となるように制御される第１モードと、２以上の前記サイクル毎に燃料ガス噴射量が第２噴射量となるように制御される第２モードと、を備え、前記ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、前記第１モードおよび前記第２モードの一方から他方に切り替わったタイミングから所定期間だけ、前記燃料ガス噴射量は、前記第１噴射量および前記第２噴射量とは異なる一定値に保持される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様の制御装置、ガスエンジンシステムおよび制御方法は、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力未満である低負荷運転において、ガスエンジンに供給する燃料ガスの噴射量を従来よりも適切に制御し得る、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施形態のガスエンジンシステムの一例を示す概略図である。
図２は、実施形態のガスエンジンシステムの一例を示す断面図である。
図３は、実施形態のガスエンジンシステムの一例を示す平面図である。
図４は、実施形態のガスエンジンシステムにおける制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
図５は、実施形態の制御例のガスエンジンシステムにおける制御装置の動作の一例を示すタイムチャートである。
図６Ａは、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力の約１０％である低負荷運転中に、燃料ガス噴射モードが通常噴射モードから間引き噴射モードに切り替わったタイミングで本開示の燃料ガス噴射の第１制御例を行わなかった場合における、発電機の出力の一時的な異常降下の一例を示す図である。
図６Ｂは、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力の約１０％である低負荷運転中に、燃料ガス噴射モードが通常噴射モードから間引き噴射モードに切り替わったタイミングで本開示の燃料ガス噴射の第１制御例を行った場合における、発電機の出力の異常降下の改善例を示す図である。
図７Ａは、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力の約１０％である低負荷運転中に、燃料ガス噴射モードが間引き噴射モードから通常噴射モードに切り替わったタイミングで本開示の燃料ガス噴射の第２制御例を行わなかった場合における、発電機の出力の一時的な異常上昇の一例を示す図である。
図７Ｂは、ガスエンジンで駆動する発電機の出力が定格出力の約１０％である低負荷運転中に、燃料ガス噴射モードが間引き噴射モードから通常噴射モードに切り替わったタイミングで本開示の燃料ガス噴射の第２制御例を行った場合における、発電機の出力の異常上昇の改善例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、本開示者らが、本開示の上記各態様に至った経緯について説明する。ガスエンジンで駆動する発電機の出力が、定格出力未満である低負荷運転において、ガスエンジンシステムの噴射器による燃料ガス噴射量は、高負荷運転における燃料ガス噴射量に比べて少量となる一方で、一般的に、ガスエンジンの燃焼室の空間設計を高負荷域に合わせて最適化することから、燃焼室内の空気量は、高負荷運転時のままの状態である。すると、燃焼室における最適な空燃比での燃焼が維持できずに様々な問題が起こりやすくなる。例えば、ガスエンジンにおける失火回数が増加する可能性がある。また、未燃ガス量が増加する可能性がある。さらに、カーボンによる排気系統の汚損等が発生する可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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