[发明专利]燃气发动机的燃料气体供给方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及将经由燃料气体通路供给的燃料气体和空气混合，将混合气体供给到燃烧室并使其燃烧的燃气发动机的燃料气体供给方法及装置。

背景技术

以往，在燃气发动机、特别是小型燃气发动机中，一般采用在增压器上游使燃料气体和空气混合并将其供给到燃烧室的增压器前吸入方式。

像这样通过增压器前吸入方式供给全部气体时，随着燃料气体的卡路里变动，供气室中的燃气浓度也发生变动，可能会因供气室内气体的浓度而导致在供气室内产生自燃等异常燃烧，供气室内的安全程度依赖于燃料气体卡路里。

另一方面，由于现有的大型燃气发动机大多需要燃料气体与空气的混合比(空燃比)及气体投入量在各气缸均匀化，因而通过在各气缸的紧前方设置的燃料气体调节阀向燃烧室供给燃料气体。通过采用该方式，能够使供给到各气缸的空燃比及气体投入量均匀化，并且能够使各气缸的做功高效化，进一步，由于在气缸紧前方将燃料气体和空气混合，因而能够缩短混合气体供给路径的可燃区域，从而提高安全性。

另外，作为结合上述两种方式的技术，公知专利文献1(特开2001-132550号公报)的技术，在该技术中，具备如下两种供给单元：将通过气体压缩机升压之前的燃料气体供给到增压器上游的供气通路的供给单元；以及将通过气体压缩机升压了的燃料气体喷射供给到通向气缸室的供气通路或气缸内的供给单元。向增压器上游的供气通路供给的供给单元被设置成在供给作用状态和停止状态之间切换自如。

然而，在专利文献1所示的技术中，在将通过气体压缩机加压了的燃料气体供给到气缸内的燃料气体供给系统中，需要将燃料气体压缩成比增压空气压高压，但作为燃料气体使用煤矿沼气等低卡路里气体(发热量低的气体)的情况下，为了压缩低压且大流量的气体，需要大型且大容量的气体压缩机。另外，在将燃料气体供给到增压器上游的供气通路的供给系统中，在供气通路中，可能会因燃料气体的燃气浓度达到可燃下限以上而产生自燃等异常燃烧。

因此，在专利文献2(特开2006-2449954号公报)中公开了以下结构：构成为将燃料气体的一方与增压器入口空气混合而将该混合气供给到增压器，并且将燃料气体的另一方与各个气缸的供气通路内的供气混合而将该混合气供给到发动机的各气缸，设置有调节增压器侧气体供给通路的气体流量的增压器侧气体量调节阀、和调节各气缸侧气体供给通路的气体流量的气缸侧气体量调节阀，并设置有气体量控制器，所述气体量控制器控制增压器侧气体量调节阀的开度，调节向增压器侧气体供给通路供给的燃料气体量，以使供给到增压器的混合气中的燃料气体浓度保持在可燃下限燃气浓度以下。

由此，能够完全消除增压器出口的燃料气体的自燃等异常燃烧的可能性，并且在使用低卡路里气体(发热量低的气体)燃料时，也能够降低用于压缩向各个气缸的供气通路供给的燃料气体的气体压缩机的动力，从而使该气体压缩机小型化、小容量化。

作为表示与该专利文献2相同的燃料气体供给结构的文献，也公知专利文献3(特开2009-144626号公报)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2001-132550号公报

专利文献2：特开2006-2449954号公报

专利文献3：特开2009-144626号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，根据专利文献2、3，即使是低卡路里气体也能够确保充足的燃料气体供给量，另外，能够使用于压缩燃料气体的气体压缩机小型化、小容量化，进一步，将供给到增压器的混合气中的燃料气体浓度调节为保持在可燃下限燃气浓度以下，从而在供气通路中不会使燃料气体的燃气浓度达到可燃下限以上而产生自燃等异常燃烧。

然而，并未具体公开进行该自燃等异常燃烧的防止的控制及结构。进一步，希望如下控制方法：即使在燃料气体发生卡路里变动的情况下，也不使用直接测量燃料气体的浓度的浓度计而利用简单的结构，并且可靠地使可燃性的燃料气体不会在供气通路内产生异常燃烧。

因此，本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种燃气发动机的燃料气体供给方法及装置，在卡路里低且发热量易发生变动的燃料气体中，通过燃料气体量的供给控制，能够可靠且简单地防止燃料气体在包含增压器出口在内的供气通路内的自燃等异常燃烧，从而确保安全性。

用于解决课题的手段