JPH03267559A

JPH03267559A - ガスエンジンの空燃比調節装置

Info

Publication number: JPH03267559A
Application number: JP6776890A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kubomoto; 久保元　勇; Kazuhiko Ogura; 小倉　和彦; Tomoaki Imamura; 友昭今村; Tsugunori Hata; 畑　継徳; Yoshiaki Kaminoyama; 上之山　義昭
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ガスエンジンの空燃比を調節する装置に関す
る。

（従来の技術）従来のガスエンジンでは、エンジン吸気路にミキサを介
して燃料ガス供給路と空気取入路を接続して吸気系統を
構成し、燃料ガス供給路のミキサ上流側に手動操作式の
ガス量調節弁を介装するたけにとどまっていた。

（発明が解決しようとする課題）上記の従来技術は、ガス量調節弁の開度を調節すること
により、使用する燃料ガスの発熱量等の特性と混合気の
空燃比をマツチングできる点て優れるか、次の問題があ
る。

一般に、窒素酸化物の排出濃度は、第６図に示すように
、空燃比Ｍか理論空燃比Ｍｓｔよりもかなり大きいエン
ジン運転領域では、大きい空燃比Ｂよりも小さい空燃比
Ａの方が排出濃度か大きくなる。このため、空燃比Ｍを
小さい空燃比Ａに設定した場合には、第５図中の実線図
に示すように、高負荷領域（例えば、エンジン負荷か図
中のＰ、の場合）で窒素酸化物の排出濃度か許容値Ｒを
越えてしまう。

これに対して、同上第５図中の一点鎖線図に示すように
、空燃比Ｍを大きい空燃比Ｂに設定した場合には、窒素
酸化物の排出濃度を低減できる反面、軽負荷領域での燃
焼性能か悪化するとともに始動性能も悪化する。

本発明は、高負荷領域で窒素酸化物の排出濃度を低減さ
せることと、軽負荷領域で燃焼性能および始動性能を良
好に保つこととを、両立させることを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成
したことを特徴としている。

例えば、第１図と第２図、又は第３図、若しくは第４図
に示すように、ガスエンジン２の吸気路８に、ミキサ９を介して燃料ガ
ス供給路１０と空気取入路１１を接続し、燃料ガス供給
路１０と空気取入路１１のうちの少なくとも一方に流量
調節手段３４を介装し、流量調節手段３４の流量制御装
置３５の制御人力部にエンジン負荷検出手段３６を接続
し、上記の流量制御装置３５は、エンジン負荷検出手段
３６のエンジン負荷検出信号に基づいて流量調節手段３
４を制御作動させるものであって、その検出負荷か小さ
い領域よりも大きい領域の方か空燃比Ｍを太き（するよ
うに流Ｎ調節手段３４を制御作動させるように構成した
ものである。

なお、上記の流量調節手段３４は、空気取入路１１に介
装する場合、燃料ガス供給路１０に介装する場合、これ
らの両方に介装する場合が考えられる。

また、エンジン負荷検出手段３６は、エンジン２の負荷
を直接又は間接的に検出する手段であればよい。直接に
検出する手段としては、エンジン２の軸トルクの検出手
段か考えられる。また、間接的に検出する手段としては
、燃料ガス流量・吸入空気流量・排気ガス流量・排気ガ
ス温度・排気ガス中の酸素濃度・吸気負圧・スロットル
弁１２の開き角度なとを検出する手段、また、ガスエン
ジン２で発電機３を駆動する場合には発電機３の発電電
流を検出する手段か考えられる。

（作用）本発明は次のように作用する。

ガスエンジン２を軽負荷の領域で運転している場合には
、これをエンジン負荷検出手段３６が検出して、流量制
御装置３５を介して流量調節手段３４て混合気を小さい
空燃比Ａに設定しである。

ガスエンンン２の負荷が大きくなって例えば設定値ＰＤ
を越えた場合には、流量検出手段３４が混合気を大きい
空燃比Ｂに変更する。これにより、窒素酸化物の排出濃
度が低減され、許容値Ｒ内におさめられる。

これに対して、エンジン２が高負荷運転から例えば設定
負荷ＰＤ以下の軽負荷運転になった場合には、流量調節
手段３４で混合気を小さい空燃比Ａに戻す。これにより
、ガスエンジン２は、燃焼性能を良好に保てるうえ、無
負荷時の始動性能をも良好に保てる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面で説明する。

第１図と第２図は、その一実施例を示している。

第１図は、本発明に係わるガスエンンンを使用したコー
シェネレーション装置１の全体系統図をボしている。こ
のコージェ不し−ション装置１は、液冷式ガスエンンン
２・発電ｉ３・エンジン排熱回収用回路４・エンジン冷
却用回路５・及びエンジン冷却液の放熱制御装置６を備
え、エンジン２て発電機３を駆動することにより、発電
機３て発電を行うと同時に、エンジン２の機体熱と排気
ガス熱とのエンジン発生熱をエンジン冷却液を介してエ
ンジン排熱回収用回路４で回収するようになっている。

ガスエンジン２の吸気路８には、ミキサ９を介して燃料
ガス供給路１０と空気取入路１１が接続される。燃料ガ
ス供給路１０には開閉弁１３と圧力調整器１４が設けら
れ、空気取入路１１にはエアクリーナ１６が設けられる
。ミキサ９の下流側にスロットル弁１２か配置されてい
る。

前記のエンジン排熱回収用回路４は、エンジン２のウォ
ータジャケット１９の出口を、排気熱吸収用熱交換器２
０のエンジン冷却液流路２０ａ・排熱回収用熱交換器２
１のエンジン冷却液流路２１ａ・エンジン冷却液循環ポ
ンプ２２を順に経てウォータシャケ、ト１９の入口に接
続してなる。

なお、エンジン２の排気ガスは、排気熱吸収用熱交換器
２０の排気ガス流路からマフラ２４を経て外部に排出さ
れる。そして、ウォータジャケット１９て温度上昇した
エンジン冷却液は、排気熱吸収用熱交換器２０のエンジ
ン冷却液流路２０ａを通過する間に排気熱を吸収してさ
らに温度上昇し、その後、排熱回収用熱交換器２１のエ
ンジン冷却液流路２１ａを通過する間に排熱回収用流路
２１ｂ内を流れる温水へ放熱して、ウォータジャケット
１９へ戻される。

エンジン冷却用回路５は、ウォータジャケット１９の出
口を、ラジェータ２６・２６と循環ポンプ２２とを順に
経てウォータジャケット１９の入口に接続してなる。各
ラジェータ２６には電動式ラジェータファン２７の冷却
風が流通可能とされている。

また、放熱制御装置６は、発電負荷の増大でエンジン発
生熱が多くなったり熱需要の減少で排熱回収用熱交換器
２１からの放熱量が少なくなったりして、エンジン冷却
液の温度か所定の温度よりも上昇した場合に、エンジン
排熱回収用回路４内のエンジン冷却液をエンジン冷却用
回路５がら放熱させることにより、エンジン冷却液の液
温を一定の温度範囲内に保つようにするものであり、次
のように構成される。即ち、放熱制御装置６は、温度検
出器２９でエンジン排熱回収用回路４を通過するエンジ
ン冷却液の液温を検出してコントローラ３０を介して電
動式の可変分流弁３１を分流制御することにより、ラジ
ェータ２６の放熱量を制御するものであり、温度検出器
２９の液温の検出温度が低い領域よりも高い領域の方が
、エンジン冷却用回路５への分流率を大きくしてラジェ
ータ２６からの放熱量を多くするように構成しである。

上記コージェネレーンヨン装置１のガスエンジン２に空
燃比調節装置か付設される。

この空燃比調節装置は、空気取入路１１に介装した流Ｎ
調節手段３４と、流量制御装置３５と、燃料ガス供給路
１０に介装したエンジン負荷検出手段３６とを備えてい
る。流量調節手段３４は、バイパス路３８とバイパス用
電磁弁３９とからなる。エンジン負荷検出手段３６は、
燃料ガス供給路１０に介装した燃料ガス流量検出器４１
からなり、燃料ガスの流量を検出することによって間接
的にエンジン負荷を検出するようにしたものである。こ
の燃料ガス流量検出器４１の出力部か流量制御装置３５
の制御入力部に接続されている。

上記の流量制御装置３５は、同上第１図と第２図に示す
ように、次のように作動する。

ガスエンジン２は、無負荷から軽負荷の領域では、バイ
パス用電磁弁３９か閉弁され、ミキサ９から吸入される
空気量が少なくて、小さい空燃比Ａて運転している。ガ
スエンジン２の運転中に、エンジン負荷が大きくなって
設定値ＰＤを越える場合には、これと同時に燃料ガス供
給量も設定値を越える。すると、これを燃料ガス流量検
出器４１か検出し、バイパス用電磁弁３９を開弁させる
。

これにより、ミキサ９に空気取入路１１がら多量の空気
か流入し、ガスエンジン２は、大きい空燃比Ｂて運転す
る。これに対して、エンジン２が高負荷運転から設定値
Ｐ。以下の軽負荷運転になった場合には燃料ガス供給量
も設定値以下になるので、これを燃料ガス流量検出器４
１か検出して、バイパス用電磁弁３９を閉弁させ、ガス
エンジン２は、小さい空燃比Ａによる運転に戻される。

（第１変形例）第３図は第１変形例を示している。流Ｍ−Ａ節手段３４
は、空気取入路１１に介装した電動弁４４からなり、空
気流量を無段階に調節できるようになっている。

（第２変形例）第４図は第２変形例を示している。流量調節手段３４は
、燃料ガス供給路１０に介装され、ハイバス路４６とバ
イパス用電磁弁４７とからなる。

エンジン負荷検出手段３６は、空気取入路１０に介装さ
れ、吸入空気流量検出器４８からなり、吸入空気の流量
を検出することによって間接的にエンジン負荷を検出す
るようにしたものである。ガスエンジン２は、無負荷か
ら軽負荷の領域では、バイパス用電磁弁４７が開弁され
てミキサ９に多くの燃料ガスが供給され、小さい空燃比
で運転している。ガスエンジン２は、運転中にエンジン
負荷が大きくなって設定値ＰＤを越える場合には、これ
と同時に吸入空気流量も設定値を越える。すると、これ
を吸入空気流量検出器４８が検出し、バイパス用電磁弁
４７を閉弁させる。これにより、燃料ガス供給路１０か
らミキサ９へ供給される燃料ガス流量が減少し、ガスエ
ンジン２は、大きい空燃比で運転される。

なお、上記第２変形例の流量調節手段３４は、電動弁で
構成してもよい。

また、エンジン負荷検出手段３６は、燃料ガス流量や吸
入空気流量を検出する手段に代えて、排気ガス流量・排
気ガス温度・排気ガス中の酸素濃度・吸気負圧・スロッ
トル弁１２の開き角度なとを検出する手段であってもよ
く、また、エンジン２の軸トルク検出手段や発電機３の
発電電流の検出手段であってもよい。

（発明の効果）本発明は、上記のように構成され作用することから次の
効果を奏する。

運転中にエンジン負荷が大きくなった場合には、これを
エンジン負荷検出手段が検出して流量制御装置を介して
流量検出手段で混合気を大きい空燃比に変更することに
より、窒素酸化物の排出濃度が低減される。これに対し
て、エンジンが高負荷運転から軽負荷運転になった場合
には、流量調節手段で小さい空燃比による運転に戻す。

これにより、ガスエンジンは、軽負荷領域での燃焼性能
を良好に保てるうえ、始動性能も良好に保てる。

従って、高負荷領域で窒素酸化物の排出濃度を低減させ
ることと、軽負荷領域で燃焼性能を良好に保つこと及び
始動性能を良好に保つこととを両立できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施例を示している。第１図と第２図は、その一実施例を示し、第１図はガス
エンジンを使用した装置の全体系統図で、第２図はエン
ジンの負荷と窒素酸化物の排出濃度との関係を示す図で
ある。第３図と第４図は、それぞれ、変形例を示し、第１図に
相当する部分図である。第５図と第６図は従来例を示し、第５図は第２図に相当
する図で、第６図は空燃比と窒素酸化物の排出濃度との
関係を示す図である。２・・ガスエンジン、８・・吸気路、９・・ミキサ、１
０・・燃料ガス供給路、１１・・空気取入路、３４・・
・流量調節手段、３５・・・流量制御装置、３６・・・
エンジン負荷検出手段、Ｍ・・・空燃比。第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、ガスエンジン（２）の吸気路（８）に、ミキサ（９
）を介して燃料ガス供給路（１０）と空気取入路（１１
）を接続し、燃料ガス供給路（１０）と空気取入路（１１）のうちの
少なくとも一方に流量調節手段（３４）を介装し、流量
調節手段（３４）の流量制御装置（３５）の制御入力部
にエンジン負荷検出手段（３６）を接続し、上記の流量制御装置（３５）は、エンジン負荷検出手段
（３６）のエンジン負荷検出信号に基づいて流量調節手
段（３４）を制御作動させるものであって、その検出負
荷が小さい領域よりも大きい領域の方が空燃比（Ｍ）を
大きくするように流量調節手段（３４）を制御作動させ
るように構成した、ことを特徴とするガスエンジンの空
燃比調節装置。