JP2008208804A - ガスエンジン及びこれの失火発生時運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】失火発生の検知後にエンジンの運転を停止することなく、失火発生の主原因である着火装置の不具合を完全に解消して当該失火発生シリンダを通常運転に合流させることにより、エンジンを失火状態から正常運転に回帰させる。
【解決手段】着火装置３８からパイロット燃料噴射弁４２による着火火炎を燃焼室１４内に噴出させて予混合混合気を着火燃焼せしめるように構成されたガスエンジンにおいて、失火の検出後、筒内圧力の上昇度合いの確認を含む燃焼室周りの健全性の有無を確認し、パイロット燃料噴射弁４２によって副室４８内にパイロット燃料を噴射して着火させる着火確認を、パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させることにより行い、着火確認後に、予混合混合気を燃焼室１４に投入して着火装置３８からの着火火炎により着火燃焼せしめる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数シリンダをそなえた４サイクルガスエンジンにおいて、燃料噴射弁によって副室内にパイロット燃料を噴射することにより着火火炎を発生する着火装置をそなえ、該着火装置から前記着火火炎を燃焼室内に噴出させて該燃焼室内の予混合混合気を着火燃焼せしめるように構成されたガスエンジン、及びこれの失火発生時における運転方法に関する。

ガスエンジンは、一般に燃料ガスと空気とを予混合して燃焼室に送り込み、着火装置により発生した着火火炎によって着火燃焼せしめるようにして希薄混合気燃焼を行っているため、ディーゼルエンジン等に比べて失火や燃焼不良が発生する可能性が高い。
ガスエンジンで失火が発生すると、燃焼不良によるエンジン出力の低下、回転変動の増大による運動部分の故障等の不具合を誘発するため、かかる失火の発生を検知する手段として、たとえば特許文献１（特許第３０６６００４号公報）、特許文献２（特開昭６１−２５８９５５号公報）、特許文献３（再公表特許 WO２００２／０７９６２９号公報）等が提供されている。

このうち、特許文献１（特許第３０６６００４号公報）の技術においては、失火の判別を、負荷検出手段で検出されたエンジン負荷の変動による回転変動を除く、回転変動を代表する角速度変動差量によって失火判定を行い、失火判別基準に従い角速度変動量を前記角速度変動差量に応じて更新する変動量基準更新手段をそなえて構成され、エンジンの角速度変動を検出することにより、失火に直結する爆発力変動に伴う回転変動を精度よく検出することを特徴としている。
また、特許文献２（特開昭６１−２５８９５５号公報）の技術においては、エンジン回転数検出器によって、各シリンダの爆発行程毎の回転変動を検出し、回転変動の変化に基づき異常燃焼のシリンダを検出するように構成されている。
さらに、特許文献３の技術においては、筒内圧力の上昇率を検出して、正常値と比較することにより、失火の発生を診断している。

特許第３０６６００４号公報 特開昭６１−２５８９５５号公報 再公表特許 WO２００２／０７９６２９号公報

しかしながら、前記従来技術においては、いずれも失火の発生を検知する手段であり、失火の発生後における失火シリンダの正常作動への具体的な回帰方法については詳細に示されておらず、また、かかる特許文献には、失火の発生検知後に、一旦エンジンを停止して燃料噴射タイミングの調整や運動部分の点検等を行ってから該失火発生シリンダを正常作動に回帰させることが開示されているにとどまっている。

ガスエンジンで失火が発生すると、前述のように、燃焼不良によるエンジン出力の低下、回転変動の増大による運動部分の故障等の不具合を誘発するが、特に発電用ガスエンジンンの場合は、エンジンプラントの稼働率を保持するため、失火の発生が検知されても、エンジンを停止して失火シリンダの点検、整備を行うことは困難であり、失火の発生時にエンジンを停止することなく失火発生シリンダを正常作動に回帰させることが要求されている。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ガスエンジンにおいて、失火発生の検知後にエンジンの運転を停止することなく、失火発生の主原因である着火装置の不具合を完全に解消して当該失火発生シリンダを通常運転に合流させることにより、失火発生時においてエンジンプラントの稼動性を低下することなく、且つ失火の継続に伴う不具合の発生を回避しつつ、エンジンを失火状態から正常運転に回帰させ得るガスエンジン及びこれの運転方法を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、燃料噴射弁によって副室内にパイロット燃料を噴射することにより着火火炎を発生する着火装置をそなえ、該着火装置から前記着火火炎を燃焼室内に噴出させて該燃焼室内の予混合混合気を着火燃焼せしめるように構成されたガスエンジンの失火発生時における運転方法であって、前記失火の検出後、筒内圧力の上昇度合いの確認を含む燃焼室周りの健全性の有無を確認し、前記燃料噴射弁によって前記副室内にパイロット燃料を噴射して着火させる着火確認を、前記パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させることにより行い、前記着火確認後に、前記予混合混合気を前記燃焼室に投入して前記着火装置からの着火火炎により着火燃焼せしめることを特徴とする。

かかる発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）前記着火確認時において、前記筒内圧力の計測及び副室の温度計測を行い、前記筒内圧力が予め設定された基準圧力に達し、且つ前記副室の温度が予め設定された基準温度に達しているとき、着火性能の発揮を判定する。
（２）前記着火確認時において、前記（１）に加えて、排気ガス中のＮＯｘ濃度及びＣＯ_２濃度を含む排出物濃度を検出し、該排出物濃度が予め設定された基準濃度に達しているとき、着火性能の発揮を判定する。

かかる方法発明を実施するための装置の発明は、
ガス量調整弁によって流量調整された燃料ガスと空気通路を通して供給された空気とをガスミキサーで混合して予混合混合気を形成し、燃料噴射弁によって副室内にパイロット燃料を噴射することにより着火火炎を発生する着火装置から該着火火炎を燃焼室内に噴出させ、該燃焼室内に導入された前記予混合混合気を着火燃焼せしめるように構成されたガスエンジンにおいて、筒内圧力を検出する筒内圧力センサと、前記副室の温度を検出する副室温度センサと、前記筒内圧力センサからの筒内圧力検出値及び前記副室温度センサからの副室温度検出値が入力され、前記ガスエンジンの失火が検出されたとき、前記燃料噴射弁から噴射されるパイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を、前記筒内圧力が予め設定された着火確認基準圧力以上になり且つ前記副室温度が予め設定された着火確認基準副室温度以上になるように設定する失火コントローラと、をそなえたことを特徴とする。

また、本発明は、前記着火確認後に、前記筒内圧力の検出値を監視して、燃料ガスの流量を調整するガス量調整弁の開度及び空気流量を調整する空気制御弁の開度を関連させて前記予混合混合気の空気過剰率を変化させ、前記筒内圧力が目標筒内圧力になるように、前記空気過剰率及び投入ガス量を設定することを特徴とする。

そして、かかる方法発明を実施するための装置の発明は、
前記空気通路に該空気通路における空気流量を調整する空気制御弁を設置し、前記失火コントローラは、前記筒内圧力センサからの筒内圧力の検出値が予め設定された燃焼確認基準筒内圧力以上になるように、前記ガス量調整弁の開度及び前記空気制御弁の開度を関連させて変化させ前記予混合混合気の空気過剰率を調整するように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、失火の検出後、失火コントローラによって、失火発生シリンダにおける筒内圧力の上昇度合いの確認等の燃焼室周りの健全性の有無を確認し、着火装置の副室内にパイロット燃料を燃料噴射弁から噴射して着火させる着火確認を、パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させることにより行い、
・前記筒内圧力の計測及び副室の温度計測を行って、前記筒内圧力が予め設定された基準圧力に達し、且つ前記副室の温度が予め設定された基準温度に達しているとき
・あるいは、前記に加えて、排気ガス中のＮＯｘ濃度及びＣＯ_２濃度を含む排出物濃度を検出して、該排出物濃度が予め設定された基準濃度に達しているとき
着火したと判定し、
かかる着火確認後に、予混合混合気を燃焼室に投入して着火装置からの着火火炎により着火燃焼せしめるように構成したので、
失火の発生時に、エンジンを停止せずに、当該失火発生シリンダについて、筒内圧力の上昇度合いの確認を含む燃焼室周りの健全性の有無を確認した後、副室内にパイロット燃料噴射を行う着火装置において、パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させる着火確認運転を行うことによって、失火を回避し得るパイロット燃料の噴射タイミング及び噴射量を選出して着火を確認することにより、失火発生の主原因である着火装置の不具合を完全に解消して、予混合混合気を燃焼室に投入しての通常運転に入ることが可能となる。

これにより、失火の検出時に、他のシリンダでの正常運転を継続しながら、失火発生シリンダについてパイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させる着火確認運転を行い、失火を回避し得るパイロット燃料の噴射タイミング及び噴射量を求めることによって着火を確認してから、エンジンを停止することなく、
当該失火発生シリンダを通常運転に合流させることが可能となり、失火の検出時においてはエンジンプラントの稼動性を低下することなく、且つ失火の継続に伴うエンジン出力の低下や着火装置の故障等の不具合の発生を回避しつつ、エンジンを失火状態から正常運転に回帰することができる。

また、本発明においては、空気通路における空気流量を調整する空気制御弁を設置し、前記のようにして着火を確認してから、予混合混合気を燃焼室に投入しての通常運転を行うに際して、失火コントローラによって、筒内圧力の検出値を監視して、燃料ガスの流量調整用のガス量調整弁の開度及び前記空気制御弁の開度を関連させて、予混合混合気の空気過剰率を変化させ、筒内圧力が目標筒内圧力になるように空気過剰率及び投入ガス量を設定する運転を行うので、着火を確認後、予混合混合気を燃焼室に投入しての通常運転への移行段階では、筒内圧力の検出値を監視することにより、筒内圧力が正常シリンダと同様な目標筒内圧力になっていることを確認しながら、失火シリンダを適正な空気過剰率による正常燃焼に確実に移行させることができる。

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。

図１（Ａ）は、本発明の実施例に係る４サイクルのガスエンジン１００の失火発生時運転システムを示す全体構成図である。なお本実施形態のガスエンジン１００は、発電用のガスエンジン１００を例に説明する。
図１（Ａ）において、シリンダ２内に往復摺動自在に嵌合されたピストン４、該ピストン４の往復動を回転に変換するクランク軸６、該クランク軸６に連動される発電機８が設けられ、該発電機８の負荷を検出する負荷検出器１０が設けられている。またクランク軸６に連動する部位にエンジン回転数検出器１２が設けられている。
前記ピストン４の上面とシリンダ２の内面２ａとの間に区画形成される燃焼室１４、該燃焼室１４に接続される吸気ポート１６、該吸気ポート１６を開閉する吸気弁１８、該燃焼室１４に接続される排気ポート２０と該排気ポート２０を開閉する排気弁２１等によって構成される。また、燃焼室１４には燃焼室１４内の筒内圧力を検出するために筒内圧力センサ２２が設けられている。

前記吸気ポート１６につながる吸気通路２４の途中にはガスミキサー２６が設置され、ガス燃料通路２８からガス量調整弁３０を通して供給された燃料ガスと吸気通路２４から供給された空気とがガスミキサー２６で混合し、この混合気がスロットル弁３３を介して前記吸気ポート１６及び吸気弁１８を通して燃焼室１４に供給される。
ガス燃料としては、例えばＣＮＧ（圧縮天然ガス）やＨ_２（水素ガス）が使用される。

また、ガスミキサー２６の上流側の吸気通路２４には、ガスミキサー２６に流入する空気量を制御する空気制御弁３２が設置されるとともに、流入空気の温度および圧力を検出する空気温度センサ３４、空気圧力センサ３６が設置されている。

燃焼室１４の上部には着火装置３８が設置され、パイロット燃料通路によって供給された軽油、重油等の液体燃料が、パイロット燃料噴射装置４０を介してパイロット燃料噴射弁４２に供給される。パイロット燃料噴射装置４０は失火コントローラ４４からの制御信号によって作動するようになっている。
着火装置３８は、図１（Ｂ）に示すように、着火装置本体４６の内部に副室４８を形成し、頂部に前記パイロット燃料噴射弁４２が設置されて副室４８内にパイロット燃料を噴射するようになっている。また本体の下部には燃焼室１４に連通した複数の副室噴孔５０、５０が形成されている。また、副室４８内の温度を検出するために副室４８には副室温度センサ５２が設置されている。

パイロット燃料噴射装置４０は、失火コントローラ４４からの作動信号によって、パイロット燃料をパイロット燃料噴射弁４２に供給することで、副室４８に液体燃料を噴射して、副室４８内に燃焼室１４から副室噴孔５０、５０を介して導入された圧縮空気によって着火し、さらに、この着火した燃焼火炎を副室噴孔５０、５０から燃焼室１４内に噴射することで、吸気ポート１６から燃焼室１４に吸入されたあらかじめガスミキサー２６で予混合された空気とガスとの予混合混合気に着火して拡散燃焼が行われる。

また、副室４８内にはグロープラグ５３が取付けられており、始動時や後述する失火後の回復時に通電して副室４８内の温度を高めてパイロット燃料を着火し易くするものであるが、通常の運転時には停止され、副室４８内の高圧圧縮ガスによって自己着火燃焼するものである。
また、排ガスセンサ５４がシリンダ毎に設置されていて、各シリンダからの排ガスをサンプリングして、常時、ＮＯｘ濃度、Ｏ_２濃度、ＣＯ_２濃度、ＣＯ濃度を測定し、失火コントローラ４４に入力されている。

以上のように構成された、ガスエンジン１００の失火発生時運転システムにおいて、失火発生時の失火回復制御について、図２〜４を参照して説明する。
図２に示すように、まずステップＳ１で失火の発生を検出する。この失火発生の検出は、負荷検出器１０で検出した負荷の変動値、またはエンジン回転数検出器１２で検出した回転数の変動値、または筒内圧力センサ２２で検出した筒内圧力の上昇率や変動値から求められる。この失火現象の発生検出手法については、先行技術で説明したものと同様の技術によって行われる。

次に、ステップＳ２で、シリンダの健全性について確認する。このシリンダの健全性とは、筒内圧力センサ２２で検出した筒内圧力に基づいて、シリンダ内部が正常であるか、すなわち、機械的損傷、または吸気弁や排気弁の作動不良による吹き抜け等が生じていないかを判断することである。そして筒内圧力が基準値以上に達していれば正常に圧縮されていると判断してステップＳ３に進んで次のグロープラグ５３のＯＮ作動を行い、基準値に達しない場合にはステップＳ４に進んで機関を停止して点検等の対応を行う。

ステップＳ３でグロープラグ５３に電流を流してＯＮ作動させて、ステップＳ５で副室４８内の温度を一定の基準温度まで上昇させる。その後ステップＳ６でパイロット燃料のみを副室４８内に噴射して、ステップＳ７で着火を確認するまで、ステップＳ８でパイロット燃料の噴射量と噴射タイミングを変更する。

ここで、図２に示す（Ａ）部のステップＳ６からステップＳ９に示されている着火を確認するまでパイロット燃料の噴射量と噴射タイミングを変えていく調整方法について、図３のフローチャートを参照してさらに説明する。
まず、ステップＳ５０でパイロット燃料の噴射タイミングの初期値θをセットする。例えばＢＴＤＣ（上死点前）４５°にセットする。そして噴射タイミングの変更回数のカウント値Ｓ_１をＳ_１＝０（ゼロ）にセットし、また噴射期間（噴射量）の変更回数のカウント値Ｓ_２をＳ_２＝０（ゼロ）にセットする。

次に、ステップＳ５１で、カウント値Ｓ１が設定カウント数、例えばＳ_１＝２０（回）より少ないかを判断し、２０回以上に達している場合にはステップＳ５２へ進み、今までに行なってきた噴射タイミングの変更調整では着火を確認できなかったため、パイロット噴射を停止し、グロープラグ５３の通電を停止し、再着火を断念する。

ステップＳ５１でまだカウント値Ｓ_１が２０回に達していなと判断した場合には、ステップＳ５３に進み、噴射期間（噴射量）Ｅ、例えばＥ＝１（ｍｓ）と設定する。そして、次のステップＳ５４で、カウント値Ｓ_２が設定カウント数、例えばＳ_２＝２０（回）より少ないかを判断し、２０回以上に達している場合にはステップＳ５５へ進み、次の噴射タイミングθの設定を行う。このときにΔθは例えば２ｄｅｇずつ進角するように設定する。すなわち、初期値がＢＴＤＣ４５°であったので、ＢＴＤＣ４３°に設定された噴射タイミングで着火が試みられる。
また、ステップＳ５５では同時にカウント値Ｓ_１をインクリメントする。

ステップＳ５４でまだカウント値Ｓ_２が２０回に達していない場合には、ステップＳ５６に進み、１０サイクル中の着火回数Ｆを確認する。すなわち、１０回のパイロット燃料噴射に対して何回着火が確認されたかを検出する。
この着火確認は、筒内圧力センサ２２からの計測値及び副室温度センサ５２からの計測値に基づいて筒内圧力が予め設定された基準圧力値に達し、且つ副室４８の温度が予め設定された基準温度に達しているとき、着火したことを確認する。
さらに、前記に加えて排ガスセンサ５４からの測定値に基づいて、排ガス中のＮＯｘ濃度、Ｏ_２濃度、ＣＯ_２濃度、ＣＯ濃度が予め設定された基準濃度の範囲に入ったかによって、着火を確認することで、着火の確認精度を高めることができる。

そして、ステップＳ５７で１０サイクル当たりの着火回数が１０回かを判断する。１０回になっていない場合には、ステップＳ５８で次の噴射期間Ｅの設定を行うとともに、カウント値Ｓ_２をインクリメントする。このときにΔＥを例えば０．１ｍｓに設定して１．１ｍｓの噴射時間（噴射量）でつぎの着火が試みられる。すなわち０．１ｍｓずつ噴射量を増加していく。
ステップＳ５７で１０サイクル当たりの着火回数が１０回をカウントした場合には、ステップＳ５９に進み、噴射タイミングθおよび噴射期間Ｅの値を、着火条件値として保持し、次のステップへ進む。

以上のように、パイロット燃料の噴射量と噴射時期との設定をかえて繰り返し噴射することで、着火条件を求める。
そして着火を確認すると、次に、図２のメインフローに戻り、ステップＳ１０で燃料ガスを漸次投入し、ステップＳ１２で筒内圧力センサ２２による筒内圧力の監視しによって、Ｓ１１で正常燃焼を確認する。この正常燃焼の確認についてはステップＳ１３ではガス燃料量を調整しながら行う。そして正常燃焼が確認されたら次のステップＳ１４に進んで通常運転に回復する。

次に、図２に示す（Ｂ）部のステップＳ１０からステップＳ１３までを、図４の制御ブロック図を参照してさらに説明する。
図４において、燃料ガス噴射量（噴射期間）設定手段６０で、まず、エンジン回転数検出器１２からの回転数信号と、負荷検出器１０からの負荷信号とが入力されて、該エンジン回転数と負荷とによって設定される正規運転時のガス燃料の投入量よりも少量のガス燃料噴射量（噴射期間）を初期値として設定する。

また、空気圧力センサ３６および空気温度センサ３４から測定結果に基づき、空気量算出手段６２で空気量を算出する。そして、空気過剰率（λ）算出手段６４で燃料ガス噴射量（噴射期間）設定手段６０からの燃料量と空気量算出手段６２からの空気量とによって空気過剰率（λ）を算出し、その空気過剰になるように、ガス量調整弁３０および空気制御弁３２の開度が制御される。ガス量調整弁３０は開度時間を調整することで噴射量を調整し、空気制御弁３２は、弁体の開度を調整することで空気量を調整する。

そして、前記燃料ガス噴射量（噴射期間）設定手段６０によって設定された初期値に対して、その後、一定時間経過毎にまたは一定サイクル数毎にガス燃料の噴射量（噴射期間）を段階的に増量（噴射時間を長く）し、その都度、筒内圧力センサ２２からの計測値に基づいて、筒内圧力が目標筒内圧力に達したかを判定して、目標筒内圧力に達したときに、燃焼が確認されたと判断する。

すなわち、空気過剰率（λ）（エンジンに吸入される混合気の空燃比／理論空気量）が徐々に小さくなるように設定し、その徐々に小さくなるλになるようにガス量調整弁３０および空気制御弁３２の開度を変化させて、予混合気の空気過剰率を繰り返して調整して、筒内圧力が目標筒内圧力に達したきに、燃焼が確認されたと判断して、そのときの予混合気の空気過剰率を設定する。

なお、燃焼の確認においては、エンジンの一定サイクル数内、例えば１０サイクル内における筒内圧力が目標筒内圧力に達した状態になった回数が１０回の場合には、燃焼が確認されたと判断する。なお、予混合気の空気過剰率を繰り返して調整しても筒内圧力が目標筒内圧力に達しないときは、ガス燃料の供給を停止するととともにパイロット噴射を停止し、さらにグロープラグ５３の通電を停止して再着火を断念する。

以上のように、ガス燃料の噴射量の設定を変えながら繰り返し噴射することで、燃焼を確認できる空気過剰率（λ）を設定することができる。
そして、次にステップＳ１４では、燃焼が確認できた後にはグロープラグ５３の通電を停止し、設定した適正な空気過剰率の燃焼によって、正規の運転条件に各条件を近付けていき、通常運転に移行する。そして、筒内圧力が他のシリンダと同じになるまでガス投入量を増加させていく。ただし、パイロット燃料の噴射タイミングθ、および噴射期間Ｅについては、着火条件を下回らない範囲で運転する。

本実施形態によれば、失火の検出後、失火コントローラ４４によって、失火発生のシリンダ２における筒内圧力の上昇度合いの確認等から燃焼室周りの健全性の有無を確認し、その後、着火装置３８の副室４８内にパイロット燃料をパイロット燃料噴射弁４２から噴射して着火させる着火確認を、パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させることにより行い、
・筒内圧力センサ２２の計測及び副室温度センサ５２の計測を行って、筒内圧力が予め設定された基準圧力に達し、且つ副室４８の温度が予め設定された基準温度に達しているとき、
・あるいは、前記に加えて、排気ガス中のＮＯｘ濃度及びＣＯ_２濃度を含む排出物濃度を排ガスセンサ５４で検出して、該排出物濃度が予め設定された基準濃度に達しているとき、
着火性能が発揮されて着火したと判定し、
かかる着火確認後に、予混合混合気を燃焼室１４に投入して着火装置３８からの着火火炎により着火燃焼せしめるように構成したので、
失火の発生時に、ガスエンジン１００を停止せずに、失火発生シリンダについて、失火発生の主原因である着火装置３８の不具合を解消して、予混合混合気を燃焼室１４に投入しての通常運転に入ることが可能となる。
つまり、パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させることにより、着火装置３８の副室噴孔５０、５０の詰り等によるパイロット燃料の噴霧不良を解消させることができ、予混合混合気を燃焼室１４に投入しての通常運転に入ることが可能となる。

これにより、失火の検出時に、他のシリンダ２での正常運転を継続しながら、失火発生シリンダについてパイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させる着火確認運転を行い、失火を回避し得るパイロット燃料の噴射タイミング及び噴射量を求めることによって、エンジンを停止することなく、当該失火発生シリンダを通常運転に合流させることが可能となり、失火の検出時においてはエンジンプラントの稼動性を低下することなく、且つ失火の継続に伴うエンジン出力の低下や着火装置の故障等の不具合の発生を回避しつつ、エンジンを失火状態から正常運転に回帰することができる。

また、本実施の形態においては、吸気通路２４における空気流量を調整する空気制御弁３２を設置し、前記のようにして着火を確認してから、予混合混合気を燃焼室１４に投入しての通常運転を行うに際して、失火コントローラ４４によって、筒内圧力センサ２２の検出値を監視して、燃料ガスの流量調整用のガス量調整弁３０の開度及び空気制御弁３２の開度を関連させて、予混合混合気の空気過剰率（λ）を変化させ、筒内圧力が目標筒内圧力になるように空気過剰率を設定する運転を行うので、着火を確認後、予混合混合気を燃焼室１４に投入しての通常運転への移行段階では、筒内圧力センサ２２の検出値を監視することにより、筒内圧力が正常シリンダと同様な目標筒内圧力になっていることを確認しながら、失火シリンダを適正な空気過剰率による正常燃焼に確実に移行させることができる。

本発明によれば、失火発生の検知後にエンジンの運転を停止することなく、失火発生の主原因である着火装置の不具合を完全に解消して当該失火発生シリンダを通常運転に合流させることにより、失火発生時においてエンジンプラントの稼動性を低下することなく、且つ失火の継続に伴う不具合の発生を回避しつつ、エンジンを失火状態から正常運転に回帰させ得るガスエンジン及びこれの運転方法を提供できる。

本発明の実施例に係る４サイクルガスエンジンを示し、（A）は失火発生時運転システムを示す全体構成図、（B）は（A）におけるZ部拡大断面図である。 前記実施例における失火発生時運転システムの制御フローチャートである。 前記実施例における着火確認運転時の制御フローチャートである。 前記実施例における失火発生後の主燃料ガスによる運転時の制御ブロック図である。

符号の説明

１０ 負荷検出器
１２ エンジン回転数検出器
１４ 燃焼室
２２ 筒内圧力センサ
３０ ガス量調整弁
３２ 空気制御弁
３４ 空気温度センサ
３６ 空気圧力センサ
３８ 着火装置
４２ パイロット燃料噴射弁
４４ 失火コントローラ
５２ 副室温度センサ
５４ 排ガスセンサ
６０ 燃料ガス噴射量設定手段
６２ 空気量算出手段
６４ 空気過剰率算出手段
１００ ガスエンジン

Claims (6)

1. 燃料噴射弁によって副室内にパイロット燃料を噴射することにより着火火炎を発生する着火装置をそなえ、該着火装置から前記着火火炎を燃焼室内に噴出させて該燃焼室内の予混合混合気を着火燃焼せしめるように構成されたガスエンジンの失火発生時における運転方法であって、前記失火の検出後、筒内圧力の上昇度合いの確認を含む燃焼室周りの健全性の有無を確認し、前記燃料噴射弁によって前記副室内にパイロット燃料を噴射して着火させる着火確認を、前記パイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を繰り返し変化させることにより行い、前記着火確認後に、前記予混合混合気を前記燃焼室に投入して前記着火装置からの着火火炎により着火燃焼せしめることを特徴とするガスエンジンの失火発生時運転方法。
2. 前記着火確認時において、前記筒内圧力の計測及び副室の温度計測を行い、前記筒内圧力が予め設定された基準圧力に達し、且つ前記副室の温度が予め設定された基準温度に達しているとき、着火したと判定することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの失火発生時運転方法。
3. 前記着火確認時において、排気ガス中のＮＯｘ濃度及びＣＯ_２濃度を含む排出物濃度を検出し、該排出物濃度が予め設定された基準濃度に達しているとき、着火したと判定することを特徴とする請求項２記載のガスエンジンの失火発生時運転方法。
4. 前記着火確認後に、前記筒内圧力の検出値を監視して、燃料ガスの流量を調整するガス量調整弁の開度及び空気流量を調整する空気制御弁の開度を関連させて前記予混合混合気の空気過剰率を変化させ、前記筒内圧力が目標筒内圧力になるように、前記空気過剰率を設定することを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの失火発生時運転方法。
5. ガス量調整弁によって流量調整された燃料ガスと空気通路を通して供給された空気とをガスミキサーで混合して予混合混合気を形成し、燃料噴射弁によって副室内にパイロット燃料を噴射することにより着火火炎を発生する着火装置から該着火火炎を燃焼室内に噴出させ、該燃焼室内に導入された前記予混合混合気を着火燃焼せしめるように構成されたガスエンジンにおいて、筒内圧力を検出する筒内圧力センサと、前記副室の温度を検出する副室温度センサと、前記筒内圧力センサからの筒内圧力検出値及び前記副室温度センサからの副室温度検出値が入力され、前記ガスエンジンの失火が検出されたとき、前記燃料噴射弁から噴射されるパイロット燃料の噴射タイミング及びパイロット燃料噴射量を、前記筒内圧力が予め設定された着火確認基準圧力以上になり且つ前記副室温度が予め設定された着火確認基準副室温度以上になるように設定する失火コントローラと、をそなえたことを特徴とするガスエンジン。
6. 前記空気通路に該空気通路における空気流量を調整する空気制御弁を設置し、前記失火コントローラは、前記筒内圧力センサからの筒内圧力の検出値が予め設定された燃焼確認基準筒内圧力以上になるように、前記ガス量調整弁の開度及び前記空気制御弁の開度を関連させて変化させ、前記予混合混合気の空気過剰率を調整するように構成されたことを特徴とする請求項５記載のガスエンジン。

Images