JP4755154B2 - ガスエンジンの始動制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
ガスエンジンにおいては、給気管から導入された空気中にガスミキサを介して燃料ガスを供給し、空気と燃料ガスからなる混合気を混合気供給管を介してエンジンの燃焼室に供給して燃焼運転を行い、駆動力を得る構成となっている。
同図に示されるように、該ガスエンジン1においては、エンジン燃焼用の空気は給気管10よりガスミキサ12に導入され、燃料ガスは燃料供給管13より分岐された主室燃料供給管14を通り、主室レギュレータ15で調圧され、主室燃料流量制御バルブ16にて流量調整された後ガスミキサ12に導入され、前記空気と混合され希薄混合気となる。該混合気は過給機25のコンプレッサ26で圧縮され、混合気供給管20から吸気弁が開く吸気行程中にシリンダ2内に導入され、燃焼に供される。燃焼後の排気ガスは、排気管28を経て過給機25のタービン27を駆動し、外部に排出される。
一方、副室ガスは、燃料供給管13から分岐した副室燃料供給管21を介して副室レギュレータ23で調圧された後、シリンダヘッド3に設けられた副室8内に導入され、圧縮上死点近くになると副室8の上部に付設された点火プラグのスパークにより副室内のガスが点火される。点火した火炎は主燃焼室(主室)7内へ噴出し、該主燃焼室内の混合気が点火されるようになっている。
そこで従来は、適正な燃焼状態で且つ適正な排ガス性状が維持される所定の空燃比となるように、燃料流量制御バルブ16により空燃比制御された混合気が形成され、この所定空燃比の混合気が混合気供給管20を介してガスエンジン1の主燃焼室7に供給されるようにしていた。
一方、空燃比制御とともに、負荷の増減に対して一定の回転・出力を得るためにエンジン回転速度制御も必要とされるが、これは上記所定空燃比に設定された混合気の流量をスロットルバルブ18にて開度制御することにより主燃焼室7に供給されるガス流量を調整し、速度制御を行っていた。
このように、従来のガスエンジンの制御では、上記した空燃比制御と速度制御からなる混合気制御方式が多く採用されていた。
この制御方法は、ガスエンジンの運転時において、燃料供給通路中の燃料流量の検出値に基づいて必要空気量を算出するとともに、給気通路における給気圧力及び給気温度の検出値に基づき実空気量を算出し、実空気量が必要空気量に一致するように、給気通路における給気量を制御するようになっている。
また、従来の混合気制御方式では、出力を確保するために過給圧力に余裕を持つ必要があり、スロットルバルブで発生するポンピングロスによる熱効率の低下が避けられなかった。一方、ガス制御方式では出力不足やポンピングロスの問題はないが、空燃比を適正に保つことが困難で、排気ガス規制に対応することが難しかった。
一方、特許文献2に記載されるガスエンジンは、複数のシリンダの夫々に燃料噴射装置、燃料供給量調整弁を備えた構成であり、本願とは基本構成が異なるものであるが、個々にこれらの装置を備えているため大型のエンジンに適用される場合はよいが、小型化は困難である。さらに、コンプレッサから送られた空気を給気放出弁にて排出することにより空気量を調整しているため効率が悪く、コンプレッサも大型化することとなる。
さらにまた、従来の制御装置では、空燃比制御と速度制御を夫々別個の制御装置にて行っていたが、制御装置は高価であるためコストが嵩むという問題があり、また夫々の制御の連携が困難であり一連の円滑な制御が難しいという問題もあった。
前記ガスエンジンをクランキングして、エンジンの始動が正常に開始されたと判断する初期回転速度と、該初期回転速度以上で自立運転可能なエンジン回転速度の閾値である切替設定回転速度とが予め設定されており、前記ガスエンジンをクランキング後、前記初期回転速度から前記切替設定回転速度未満では始動運転モードにて制御を行い、前記エンジン回転速度が前記切替設定回転速度以上となったら通常運転モードにて制御を行うように切り替え、
前記始動運転モードは、目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行ってエンジン回転速度を制御し、一方、予め設定されたエンジン負荷率とエンジン回転速度とに基づく適正空気過剰率マップを用いて実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λを算出し、さらに実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixをエンジンからの入力信号を基に算出し、該実混合気流量Qmixと前記適正空気過剰率λに基づいて最適な燃料ガス流量Qgasを下記式(5)によって算出し、該算出した燃料ガス流量を燃料ガス流量指令値Qgas_refとして前記燃料流量制御バルブの開度を制御して空燃比を制御し、
その後、前記エンジン回転速度が前記切替設定回転速度以上になった場合に通常運転モードに切り換え、
該通常運転モードは、一定回転速度の定格運転を行い、該定格運転の目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて算出した燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて前記燃料流量制御バルブを制御してエンジン回転速度を制御し、一方、前記算出した燃料ガス流量指令値Qgas_refと、前記適正空気過剰率マップを用いて算出された実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λとに基づいて混合気流量指令値Qmix_refを下記式(3)で算出し、該算出した混合気流量指令値Qmix_refと、前記実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixとの偏差に基づき前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行い空燃比を制御することを特徴とする。
Qmix_ref=Qgas_ref(1+λ・λst) …(3)
Qgas=Qmix/(1+λ・λst) …(5)
Qmix_ref:混合気流量指令値[l/sec]、Qgas_ref:燃料ガス流量指令値[l/sec]、
Qmix:実混合気流量 [l/sec]、Qgas:燃料ガス流量 [l/sec]、
λ:適正空気過剰率(適正空気過剰率マップから得られた値)、
λst:理論空燃比。
即ち、通常運転モードにおいては、出力変化に対する応答性の向上及び出力制御の安定化が図れるとともに、精度良く空燃比制御を行うことが可能で、特に、負荷投入時や負荷遮断時等の過渡運転時における負荷応答性の向上が達成できる。
一方、始動運転モードにおいては、実混合気流量Qmixと適正空気過剰率λから最適な燃料ガス流量指令値Qgas_refを計算し、該燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて燃料流量制御バルブにより燃料ガス流量を制御するようにしているため、始動時に適切な空気過剰率を有する混合気を燃焼室に供給することができ、混合気が着火しやすく始動性を良好に保つことが可能となる。
ガスエンジンの始動開始時には、燃料流量制御バルブから燃焼室までの燃料供給管及び混合気供給管(マニホールド内)には燃料ガスが存在しないため、燃料ガスを供給した後燃焼室に到達するまでに時間がかかってしまう。従って、本発明では、上記した容量補正処理を行うことで、マニホールド容量分のガス流量を増加することができ、始動時間を短縮することが可能となる。
これにより、始動初期の必要な時期だけ容量補正処理を適用することができ、精度の高い運転制御が可能となる。
前記制御装置は、前記ガスエンジンをクランキングして、エンジンの始動が正常に開始されたと判断する初期回転速度と、該初期回転速度以上で自立運転可能なエンジン回転速度の閾値である切替設定回転速度とが予め設定されており、前記ガスエンジンをクランキング後、前記初期回転速度から前記切替設定回転速度未満での制御を行う始動運転モードと、前記エンジン回転速度が前記切替設定回転速度以上での制御を行う通常運転モードとを備えるとともに、これら運転モードを切り替える運転モード切替部を備え、
前記始動運転モードは、目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行う速度制御部と、予め設定されたエンジン負荷率とエンジン回転速度とに基づく適正空気過剰率マップを用いて実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λを算出し、さらに実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixをエンジンからの入力信号を基に算出し、該実混合気流量Qmixと前記適正空気過剰率λに基づいて最適な燃料ガス流量Qgasを下記式(5)によって算出し、該算出した燃料ガス流量を燃料ガス流量指令値Qgas_refとして前記燃料流量制御バルブの開度を制御する空燃比制御部とを有して構成され、
前記通常運転モードは、一定回転速度の定格運転を行い、該定格運転の目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて算出した燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて前記燃料流量制御バルブを制御する速度制御部と、該速度制御部で算出された燃料ガス流量指令値Qgas_refと、前記適正空気過剰率マップを用いて算出された実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λとに基づいて混合気流量指令値Qmix_refを下記式(3)で算出し、該算出した混合気流量指令値Qmix_refと、前記実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixとの偏差に基づき前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行う空燃比制御部とを有することを特徴とする。
Qmix_ref=Qgas_ref(1+λ・λst) …(3)
Qgas=Qmix/(1+λ・λst) …(5)
Qmix_ref:混合気流量指令値[l/sec]、Qgas_ref:燃料ガス流量指令値[l/sec]、
Qmix:実混合気流量 [l/sec]、Qgas:燃料ガス流量 [l/sec]、
λ:適正空気過剰率(適正空気過剰率マップから得られた値)、
λst:理論空燃比。
即ち、通常運転モードにおいては、出力変化に対する応答性の向上及び出力制御の安定化が図れるとともに、精度良く空燃比制御を行うことが可能で、特に、負荷投入時や負荷遮断時等の過渡運転時における負荷応答性の向上が達成できる。
一方、始動運転モードにおいては、実混合気流量Qmixと適正空気過剰率λから最適な燃料ガス流量指令値Qgas_refを計算し、該燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて燃料流量制御バルブにより燃料ガス流量を制御するようにしているため、始動時に適切な空気過剰率を有する混合気を燃焼室に供給することができ、混合気が着火しやすく始動性を良好に保つことが可能となる。
また、速度制御部と空燃比制御部を一元化して連携制御する構成としたため、円滑で高性能な運転制御が可能となるとともに、高価な制御装置を複数設置する必要がなくなり、さらに高価な排ガスセンサを設置しなくてもよいことから大幅なコストダウンが可能となる。
図1は本発明の一実施例に係るガスエンジンとその制御装置を示す全体構成図、図2は本発明の実施例に係る始動制御を示すフローチャート、図3は本実施例に係る始動運転モードを示すブロック線図、図4及び図5は本実施例に係る容量補正処理を説明する図、図6は本実施例に係る通常運転モードを示すブロック線図、図7はガス流量リミットマップの一例を示す図、図8は空気過剰率リミットマップの一例を示す図、図9は適正空気過剰率マップの一例を示す図である。
図1を参照して、本実施例に係るガスエンジンの全体構成につき説明する。本実施例では、一例として発電機を駆動するための過給機付き希薄燃焼ガスエンジンで、且つ点火用副室を有する構成につき示しているが、本実施例の構成はこの形式のガスエンジンに限定されるものではなく、過給機を備えないガスエンジン、或いは希薄燃焼(リーンバーン)以外の燃焼方式によるガスエンジンにも適用可能である。
また、前記ガスエンジン1はシリンダ2とその上部にシリンダヘッド3を有し、クランクシャフト5にはコンロッド6を介してピストン4が連結され、シリンダ2内を上下移動自在に支持している。そして、ピストン4の上部には主燃焼室7が形成され、シリンダヘッド3には該主燃焼室7と副室噴孔を介して連通される副室8が形成されている。
前記ガスミキサ12の後流側には前記コンプレッサ26が接続されており、その下流には該コンプレッサ26で圧縮された混合気をシリンダ4の吸気ポートへ供給する混合気供給管20が接続されている。
前記混合気供給管20上には、前記シリンダ2の吸気ポートへ供給する混合気流量を調整するスロットルバルブ18が設けられている。該スロットルバルブ18は、ガバナ(調速装置)19に接続されており、バルブの開度により混合気流量が調整されるようになっている。尚、該混合気供給管20の下流側及び排気管28は、複数の燃焼室7に接続された多数の分岐管に別れているが、図1では簡略化して1本の分岐管のみが描かれている。
前記ガスエンジン1により駆動される発電機40は発電機制御盤41に接続され、該発電機制御盤41により、該発電機40が具備する遮断器の制御等の発電機全般の制御を行うようになっている。
前記エンジン電子制御ユニット50には、上記したMAPセンサ30、MATセンサ31、回転速度センサ32等の種々のセンサからの検出信号、或いは発電機制御盤41からの遮断信号等が入力されるとともに、これらの入力信号に基づいて各種演算処理を行い、演算結果を出力信号として各種バルブに送信し、制御を行うようになっている。出力信号としては、燃料ガス流量指令信号、スロットル開度制御信号、副室差圧制御バルブ開度信号等が挙げられる。
本実施例の始動制御においては、前記エンジン電子制御ユニット50にて、運転モード切替部53により速度制御部51と空燃比制御部52の制御動作を夫々切り替えることによって、始動運転モードAと通常運転モードBに適宜設定可能な構成となっている。
始動運転モードAは、空燃比制御部52にて、実混合気流量Qmixと適正空気過剰率λに基づいて最適な燃料ガス流量指令値Qgas_refを算出し、該燃料ガス流量指令値Qgas_refに応じて前記燃料流量制御バルブ16により燃料ガス流量を制御して空燃比制御を行うようにし、一方、速度制御部51にて、エンジン回転速度信号に基づいてスロットルバルブ18を開度制御し、混合気流量を調整して速度制御を行うようにしている。
始動運転モードAにて回転速度は上昇していくが、ここで、エンジン回転速度が予め設定された切替設定回転速度以上か否かを判断する(S3)。この切替設定回転速度とは、自立運転可能なエンジン回転速度の閾値で、例えば500min−1とする。即ち、エンジン回転速度が切替設定回転速度以上であれば、燃焼室内の混合気が円滑に着火されており、スタータモータが停止してエンジンの自立運転が確立されている状態である。エンジン回転速度が前記切替設定回転速度未満であれば、始動運転モードを継続する(S2)。
図6を参照して、通常運転モードBにおける具体的な制御フローにつき説明する。
まず、速度制御部51による燃料ガス流量制御につき以下に示す。
定格運転時の目標値となるエンジン回転速度指令値信号と、エンジン回転速度センサ32にて検出された実際のエンジン回転速度信号との偏差に基づいてPID演算により燃料ガス流量指令値を算出する。尚、前記エンジン回転速度指令値は、定格運転時、増速運転時、減速運転時の夫々にて設定速度は変更される。また、アイドル運転、定格運転、増速リミット、減速リミットの設定速度は変更可能とする。また、本実施例において、前記エンジン回転速度の代わりに、エンジン負荷、エンジン出力を用いるようにしてもよい。
この制限範囲は、物理的意味を有するある一定の条件に基づき設定され、例えば以下の条件が考えられる。尚、制限範囲を決定する条件については、以下に示す条件のみに限定されない。
本方法によれば、ガスエンジン1の耐久性の範囲内で運転制御できるため、ガスエンジン1の不具合や故障、異常な劣化を防止することが可能である。
この方法では、燃焼可能な混合気の空気過剰率を要件としており、例えば図8に示される空気過剰率リミットマップに基づいて制限範囲が設けられる。この空気過剰率リミットマップは、エンジン回転速度と、負荷の代替としてMAP(%)とが用いられ、予めエンジン回転速度とMAP(%)に応じた空気過剰率の下限値が定められている。そして、エンジン回転速度とMAP(%)の入力信号から空気過剰率リミットマップに基づきその時点における空気過剰率下限値を求め、さらに該空気過剰率下限値からこれに対応する燃料ガス流量を計算し、これを燃料ガス流量上限値とする。そして上記と同様に、該燃料ガス流量上限値を、前記PID演算により求めた燃料ガス流量指令値の上限とする。
本方法によれば、燃焼制御に際して適性な空燃比内で燃料供給することができるため、かかるリミット処理を行うことにより失火や異常燃焼を防止することが可能である。
このリミット処理は、複数段階設定するようにしてもよく、この場合最も制限範囲が小さいリミット値に合わせるものとする。或いは、リミット処理を複数段階設定し、運転条件に応じて使い分けるようにしてもよい。また、リミット処理の他の条件設定として、ガスエンジン1の性能に基づいて制限範囲を設定する方法、発電機40の発電効率に基づいて制限範囲を設定する方法、排ガス性状に基づいて制限範囲を設定する方法など、種々の条件に基づき設定可能である。
この燃料ガス流量補正処理は、ガスエンジン1の出力変化に関連した入力信号の時系列変化量が基準範囲を超えた場合に、前記速度制御部51にて燃料流量制御バルブ16の制御量を補正するものであり、主に負荷投入時や負荷遮断時等の過渡応答時に適用される。前記基準範囲は予め設定されているものである。
前記ガスエンジン1の出力変化に関連した入力信号は、該出力変化に連動して変化する信号のことであり、例えばエンジン回転速度信号、負荷信号、吸気圧力信号、発電機40又はガスエンジン1の異常/停止信号等が挙げられる。
このように、前記速度制御部51では上記したPID演算、リミット処理、燃料流量補正処理により得られた燃料ガス流量指令値Qgas_refを出力信号とし、前記主室燃料流量制御バルブ16を制御して主室燃料ガス流量を調整し、速度制御を行うようになっている。
前記速度制御部51で算出された燃料ガス流量指令値Qgas_refと、エンジン回転速度信号に基づいてエンジン負荷率(LOAD)を算出する。エンジン負荷率は、以下の式(2)により算出できる。
前記混合気流量指令値Qmix_refは、以下の式(3)により算出できる。
そして、前記混合気流量指令値Qmix_refと前記実混合気流量Qmixの偏差からPID演算によりスロットルバルブ18の目標開度を設定するフィードバック制御を行い、混合気流量を調整する。
図3を参照して、始動運転モードAにおける具体的な制御フローにつき説明する。
まず、空燃比制御部52による燃料ガス流量制御につき以下に示す。
エンジン回転速度信号とマニホールド圧力信号とマニホールド温度信号に基づき実混合気流量を算出する。この実混合気流量Qmixは、上記した通常運転モードにおける式(4)と同様に算出できる。
また、前回の燃料ガス流量指令値と、エンジン回転速度信号に基づいてエンジン負荷率(LOAD)を算出する。エンジン負荷率は、上記した通常運転モードにおける式(2)と同様に算出できる。
さらに、前記式(4)にて算出した実混合気流量Qmixと、前記適正空気過剰率マップから取得した適正空気過剰率に基づいて最適な燃料ガス流量Qgasを計算し、該算出した燃料ガス流量を燃料ガス流量指令値Qgas_refとする。この燃料ガス流量Qgasは以下の式(5)により算出できる。
目標値となるエンジン回転速度指令値信号と、エンジン回転速度センサ32にて検出された実際のエンジン回転速度信号との偏差に基づいてPID演算によりスロットルバルブ18の目標開度を設定するフィードバック制御を行い、燃焼室7に供給される混合気流量を制御する。このように混合気流量をエンジン回転速度に基づいて調整することにより、エンジン回転速度制御が行われる。
尚、必要に応じて、前記スロットルの目標開度に対して、リミット処理を行う。このリミット処理は、エンジン回転速度に応じてスロットル開度の上下限リミットを設ける処理である。
図4及び図5を参照して、容量補正処理について説明する。図4は本実施例に係る容量補正処理を示すブロック線図、図5は本実施例に係る容量補正処理を示すフローチャートである。
ガスエンジンの始動開始時には、燃料流量制御バルブ16から燃焼室7までの主室燃料供給管14及び混合気供給管20(マニホールド内)には燃料ガスが存在しないため、燃料ガスを供給した後燃焼室7に到達するまでに時間がかかってしまう。従って、本実施例では、図4に示すように、始動開始時の実混合気流量Qmixの計算において総排気量にマニホールド容量を加算して計算する容量補正処理を行うことで、マニホールド容量分のガス流量を増加することができ、始動時間を短縮することが可能となる。
即ち、通常運転モードBにおいては、出力変化に対する応答性の向上及び出力制御の安定化が図れるとともに、精度良く空燃比制御を行うことが可能で、特に、負荷投入時や負荷遮断時等の過渡運転時における負荷応答性の向上が達成できる。
一方、始動運転モードAにおいては、実混合気流量Qmixと適正空気過剰率λから最適な燃料ガス流量指令値Qgas_refを計算し、該燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて燃料流量制御バルブにより燃料ガス流量を制御するようにしているため、始動時に適切な空気過剰率を有する混合気を燃焼室に供給することができ、混合気が着火しやすく始動性を良好に保つことが可能となる。
また、速度制御部51と空燃比制御部52を一元化して連携制御するエンジン電子制御ユニット50を備える構成としたため、円滑で高性能な運転制御が可能となるとともに、高価な制御装置を複数設置する必要がなくなり、さらに高価な排ガスセンサを設置しなくてもよいことから大幅なコストダウンが可能となる。
2 シリンダ
7 主室(主燃焼室)
8 副室
10 給気管
12 ガスミキサ
13 燃料供給管
14 主室燃料供給管
16 燃料流量制御バルブ
18 スロットルバルブ
20 混合気供給管
21 副室燃料供給管
25 過給機
30 MAPセンサ(マニホールド圧力センサ)
31 MATセンサ(マニホールド温度センサ)
32 エンジン回転速度センサ
33 副室ガス圧センサ
34 副室差圧センサ
40 発電機
41 発電機制御盤
50 エンジン電子制御ユニット(ECU)
51 速度制御部
52 空燃比制御部
53 運転モード切替部
Claims (5)
- 給気管を流れる空気中に、燃料流量制御バルブを介して導入される燃料ガスを混合し、この混合気をスロットルバルブにより流量調整して燃焼室に供給するようにしたガスエンジンの始動制御方法において、
前記ガスエンジンをクランキングして、エンジンの始動が正常に開始されたと判断する初期回転速度と、該初期回転速度以上で自立運転可能なエンジン回転速度の閾値である切替設定回転速度とが予め設定されており、前記ガスエンジンをクランキング後、前記初期回転速度から前記切替設定回転速度未満では始動運転モードにて制御を行い、前記エンジン回転速度が前記切替設定回転速度以上となったら通常運転モードにて制御を行うように切り替え、
前記始動運転モードは、目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行ってエンジン回転速度を制御し、一方、予め設定されたエンジン負荷率とエンジン回転速度とに基づく適正空気過剰率マップを用いて実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λを算出し、さらに実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixをエンジンからの入力信号を基に算出し、該実混合気流量Qmixと前記適正空気過剰率λに基づいて最適な燃料ガス流量Qgasを下記式(5)によって算出し、該算出した燃料ガス流量を燃料ガス流量指令値Qgas_refとして前記燃料流量制御バルブの開度を制御して空燃比を制御し、
その後、前記エンジン回転速度が前記切替設定回転速度以上になった場合に通常運転モードに切り換え、
該通常運転モードは、一定回転速度の定格運転を行い、該定格運転の目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて算出した燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて前記燃料流量制御バルブを制御してエンジン回転速度を制御し、一方、前記算出した燃料ガス流量指令値Qgas_refと、前記適正空気過剰率マップを用いて算出された実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λとに基づいて混合気流量指令値Qmix_refを下記式(3)で算出し、該算出した混合気流量指令値Qmix_refと、前記実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixとの偏差に基づき前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行い空燃比を制御することを特徴とするガスエンジンの始動制御方法。
Qmix_ref=Qgas_ref(1+λ・λst) …(3)
Qgas=Qmix/(1+λ・λst) …(5)
Qmix_ref:混合気流量指令値[l/sec]、Qgas_ref:燃料ガス流量指令値[l/sec]、
Qmix:実混合気流量 [l/sec]、Qgas:燃料ガス流量 [l/sec]、
λ:適正空気過剰率(適正空気過剰率マップから得られた値)、
λst:理論空燃比。 - 前記始動運転モードにて、始動開始時の前記実混合気流量Qmixの算出において、前記燃料制御バルブから前記燃焼室までの容量を総排気量に加算する容量補正処理を行うようにしたことを特徴とする請求項1記載のガスエンジンの始動制御方法。
- 前記容量補正処理は、予め決められた補正継続時間が経過した時、若しくはエンジン回転速度が予め決められた設定回転速度に到達した時に、この補正処理を終了することを特徴とする請求項2記載のガスエンジンの始動制御方法。
- 給気管を流れる空気中に、燃料流量制御バルブを介して導入される燃料ガスを混合し、この混合気をスロットルバルブにより流量調整して燃焼室に供給するガスエンジンであって、前記ガスエンジンの回転速度信号を検出する回転速度センサと、吸気圧力信号を検出する吸気圧力センサと、吸気温度信号を検出する吸気温度センサと、これらのセンサからの入力信号に基づいて制御を行う制御装置と、を備えたガスエンジンの始動制御装置において、
前記制御装置は、前記ガスエンジンをクランキングして、エンジンの始動が正常に開始されたと判断する初期回転速度と、該初期回転速度以上で自立運転可能なエンジン回転速度の閾値である切替設定回転速度とが予め設定されており、前記ガスエンジンをクランキング後、前記初期回転速度から前記切替設定回転速度未満での制御を行う始動運転モードと、前記エンジン回転速度が前記切替設定回転速度以上での制御を行う通常運転モードとを備えるとともに、これら運転モードを切り替える運転モード切替部を備え、
前記始動運転モードは、目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行う速度制御部と、予め設定されたエンジン負荷率とエンジン回転速度とに基づく適正空気過剰率マップを用いて実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λを算出し、さらに実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixをエンジンからの入力信号を基に算出し、該実混合気流量Qmixと前記適正空気過剰率λに基づいて最適な燃料ガス流量Qgasを下記式(5)によって算出し、該算出した燃料ガス流量を燃料ガス流量指令値Qgas_refとして前記燃料流量制御バルブの開度を制御する空燃比制御部とを有して構成され、
前記通常運転モードは、一定回転速度の定格運転を行い、該定格運転の目標値となるエンジン回転速度指令値と、エンジン回転速度センサにて検出された実際のエンジン回転速度との偏差に基づいて算出した燃料ガス流量指令値Qgas_refに基づいて前記燃料流量制御バルブを制御する速度制御部と、該速度制御部で算出された燃料ガス流量指令値Qgas_refと、前記適正空気過剰率マップを用いて算出された実際のエンジン回転速度における適正空気過剰率λとに基づいて混合気流量指令値Qmix_refを下記式(3)で算出し、該算出した混合気流量指令値Qmix_refと、前記実際のエンジン回転速度における実混合気流量Qmixとの偏差に基づき前記スロットルバルブの目標開度を設定するフィードバック制御を行う空燃比制御部とを有することを特徴とするガスエンジンの始動制御装置。
Qmix_ref=Qgas_ref(1+λ・λst) …(3)
Qgas=Qmix/(1+λ・λst) …(5)
Qmix_ref:混合気流量指令値[l/sec]、Qgas_ref:燃料ガス流量指令値[l/sec]、
Qmix:実混合気流量[l/sec]、Qgas:燃料ガス流量[l/sec]、
λ:適正空気過剰率(適正空気過剰率マップから得られた値)、
λst:理論空燃比。 - 前記始動運転モードは、始動開始時の前記実混合気流量Qmixの算出にて、前記燃料制御バルブから前記燃焼室までの容量を総排気量に加算する容量補正手段を備えており、該容量補正手段は、予め決められた補正継続時間が経過した時、若しくはエンジン回転速度が予め決められた設定回転速度に到達した時に、この補正処理を終了する構成であることを特徴とする請求項4記載のガスエンジンの始動制御装置。
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