JP2014199005A - ガス内燃機関の始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス内燃機関の点火始動時に、ガス内燃機関及び排気通路内に滞留している未燃ガスを排出して、ガス内燃機関の異常燃焼を防止することによる更なる安全性、破損防止及び耐久信頼性の向上を図ったガス内燃機関の始動装置の提供を目的とする。【解決手段】空気始動装置３０を有したガス内燃機関１の始動装置であって、ガス内燃機関１の回転数検知手段と、ガス内燃機関１の着火タイミングの順序に従って圧縮空気を各気筒に供給する圧縮空気導入手段５と、圧縮空気導入手段５に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段３と、オペレータが累積回転数の閾値を任意に設定できる累積回転数設定装置２１を有し、回転数検知手段によって検出した回転数を基に、設定した累積回転数に達した時に、圧縮空気供給手段３による圧縮空気の供給を停止する制御装置２と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、スローエアターニング装置付のガス内燃機関の始動装置に関する。

副室式希薄予混合ガス内燃機関（以後；ガス内燃機関と略称する）においては、空気始動装置を作動させる前に、シリンダ内点検と、シリンダと該シリンダ内を摺動するピストンとの摺動面の潤滑を確保する目的と、始動前準備の手間を低減する目的で圧縮空気（燃料ガスを含まない）をシリンダ内に導入してガス内燃機関を回転させるスローエアターニングを採用している始動方法がある。
スローエアターニングは、空気始動装置の始動指令（マニュアル）が発信されると、先ず、スローエアターニング用始動弁が開き一定回転終了後、空気始動装置が作動して、ガス内燃機関が一定の回転数に到達すると、ガス内燃機関に燃料ガスが供給され、燃料ガスの点火燃焼によるガス内燃機関の運転が開始される。

ところが、ガス内燃機関に燃料ガスの供給及び安全を確保するために、種々な機器、及びバルブ類が装備されており、これらの機器、及びバルブ類から予知しがたい燃料ガスの漏れが発生する可能性が考えられる。
これらの機器、及びバルブ類から漏れた燃料ガスは、ガス内燃機関及び、排気通路等に流れ、夫々に滞留することが考えられる。
このような状況下において、ガス内燃機関を燃料ガスの点火始動に切換えると、滞留していた燃焼ガスは異常燃焼して、ガス内燃機関及び、排気通路等に損害を与える。

特許文献１によると、乾燥したエアを吸気通路内に注入するドライエア注入工程と、ドライエア注入工程の後に、点火プラグで混合気を点火燃焼させて、ガスエンジンの出力軸を回転始動させるクランキング工程を実施する。
これにより、ガスエンジン始動時、点火プラグの動作前に、乾燥したエアが給気通路内に注入され、それにより吸気通路内の内部の絶対湿度が低下する。
このため、起動時最初に点火プラグが作動するとき、燃焼室内には低湿度エアが供給される。
従って、点火プラグの電極の表面が湿りにくくなり、電極間の絶縁抵抗を良好に保つことができ、点火プラグが火花を正常に発生し、失火を防止できる。

更に、特許文献１では、燃焼室内の残存ガスを、排気通路を介して外部へと排出するプレパージを実施する。このとき、第１インジェクタ、第２インジェクタ及び点火プラッグは停止したままである。注入切換弁が閉且つスタータ入口弁が開となる。これによりスタータモータが作動し、フライホイールが出力軸と共に回転駆動される。すると、混合気が点火燃焼することなくピストンが往復動する。これにより、給気弁及び排気弁が出力軸により駆動され、ピストンの工程に応じて開閉動作する。
ピストンの往復運動が繰り返されると、燃焼室内の残存ガスが排気通路へと追い出される。替わりに、主燃焼室及び副燃焼室内には、吸気通路からドライエアが供給される。
これにより、主燃焼室及び副燃焼室の内部をドライエアで換気することができ、起動時、初めて混合気を点火燃焼する時に、その混合気に未燃ガスや煤が混じることを防ぐことができる。
ピストンの往復動は、主燃焼室及び副燃焼室からガスを排出するために十分に多い数のエンジンサイクルであり、給気通路内のエアが主燃焼室を通り抜け尽くさないために十分に少ない数のエンジンサイクルだけ、繰り返されることが開示されている。

特開２０１２−２０２３７６号公報

しかしながら、特許文献１によると、混合気を点火燃焼させることなくピストンを往復運動させ、燃焼室内の残存ガスを排気通路を介して外部へ排出するプレパージ工程の後、且つクランキング工程の前に、第２ドライエア注入工程を実施することになっている。
これにより、乾燥したエア給気通路内に再注入するようになっている。このため、プレパージ工程を行っても、起動時最初に点火プラグが動作するとき、燃焼室内に高湿度エアが供給されるのを防止することができるとしている。
このプレパージ工程は、燃焼室内の残存ガスを排気通路へ排出するために、エンジンサイクル数を、主燃焼室及び副燃焼室からガスを排出するために十分に多い数のエンジンサイクルであり、給気通路内のエアが主燃焼室を通り抜け尽くさないために十分に少ない数のエンジンサイクルだけ、繰り返されるとしている。
そのため、主燃焼室及び副燃焼室からガスを排出することはできるが、排気通路内に滞留しているガスを完全に排出することはできず、ガス内燃機関の燃料ガス点火運転時に排気通路内での異常燃焼を防止することはできない。
更に、第２ドライエア注入工程は、エア給気通路内を乾燥させて、燃焼室の点火プラグの湿潤を防止するものである。
従って、ガスエンジン及び排気通路には、未燃ガスが滞留しており、点火プラグによるガスエンジンの始動が開始された際に、異常燃焼を防止することができない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされた発明であって、ガス内燃機関の点火始動前に、ガス内燃機関及び排気通路内に滞留している未燃ガスを排出して、点火始動時の異常燃焼を防止することによる安全性、破損防止及び耐久信頼性の向上を図ったガス内燃機関の始動装置の提供を目的とする。

本発明はかかる課題を解決するため、空気始動装置を有したガス内燃機関の各気筒内の点検と、前記気筒内のシリンダとピストンとの潤滑を確保するために、始動前に圧縮空気にて前記ピストンを押圧して前記ガス内燃機関を低速回転させるスローエアターニングを実施するガス内燃機関の始動装置であって、
前記ガス内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段と、
前記ガス内燃機関の着火タイミングの順序に従って圧縮空気を前記各気筒に供給する圧縮空気導入手段と、
前記圧縮空気導入手段に前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
累積回転数の閾値を任意に設定できる累積回転数設定装置を有し、回転数検知手段によって検出した回転数を基に、ガス内燃機関が設定された累積回転数に達した時に、前記圧縮空気供給手段による圧縮空気の供給を停止する制御装置と、を備えたことを特徴とするガス内燃機関の始動装置を提供できる。

かかる発明によれば、スローエアターニングを実施することにより、該スローエアターニングで使用した圧縮空気は排気通路に流れる。
ガス内燃機関の排気側には、該ガス内燃機関の設定仕様により脱硝装置、ＰＭフィルタ、および酸化触媒等の排ガス浄化装置が設置される。
排ガス浄化装置の設定仕様により、排気系路の容積は異なる。
そのため、スローエアターニングを行った圧縮空気で、排気通路に滞留しているガスを排出する場合は、その都度、設定累積回転数の異なる制御装置に変える必要が生じる。
従って、スローエアターニングによって、排気通路内に圧縮空気を流す累積回転数を排気通路の容積に沿った累積回転数に容易に変更操作できるようにすることにより、制御装置が共通化でき、排気系路内における異常燃焼の防止及び、部品（制御装置）共通化に伴うコスト低減が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記空気始動装置を作動させる主始動弁の下流側の圧縮空気配管と、前記スローエアターニング作動させる前記圧縮空気供給手段のスローエアターニング用主始動弁の下流側の圧縮空気配管とを共用配管にするとよい。

かかる発明によれば、主始動弁の下流側の圧縮空気配管と、スローエアターニング用主始動弁の下流側の圧縮空気配管とを共用配管とすることで、装置全体構造の簡素化が可能となり配管コスト及び、構造の簡素化が可能となり、副室式希薄予混合内燃機関全体の信頼性の向上が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記圧縮空気供給手段と前記気筒内導入手段との間のエア配管に前記気筒内に導入される圧縮空気の流量を抑制するオリフィスを介装するとよい。

かかる発明によれば、空気始動装置のエア圧弁と、圧縮空気供給手段のエア圧弁とを同一品にして、気筒内導入手段の上流側にオリフィスを介装することにより、気筒内に導入する圧縮空気量を抑制することにより、ガス内燃機関を低速転で回転させることが可能にして、エア圧弁の共通化を図り、装置全体のコスト上昇を抑制させることができる。

また、本発明において好ましくは、前記スローエアターニング用主始動弁が作動している間は、前記スローエアターニング用主始動弁を作動させている圧縮空気の回路から信号を受けて、前記主始動弁から、前記圧縮空気供給手段が前記圧縮空気導入手段に供給している圧縮空気を、前記主始動弁から前記圧縮空気が大気中に放出されるのを防止する切換弁を、前記主始動弁に配設するとよい。

かかる発明によれば、主始動弁は、該主始動弁が作動を停止しているときは、圧縮空気導入手段の圧縮空気回路に圧縮空気が残存していると、燃料ガス運転時にガス内燃機関の内部抵抗となるため、始動回路の圧縮空気を大気解放させる構造になっている。
従って、スローエアターニングが実施されているときは、スローエアターニングの作動回路の圧縮空気が主作動弁から大気開放されないようにして、スローエアターニングの作動が実施できるようにしている。ガス内燃機関が燃料による運転になった時には、主作動弁の作動が中止するので、スローエアターニングの作動回路の圧縮空気を主作動弁から大気開放することにより、ガス内燃機関の内部抵抗になるのを防止する。

また、本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記ガス内燃機関の停止後又は、前記スローエアターニング実施前の少なくともいずれかのタイミングで排気パージを一定時間作動させるとよい。

かかる発明によれば、内燃機関始動時の着火ミス等により、未燃ガスが排気系路に残った場合に、排気系路内のガス濃度が高くなり、次回の内燃機関始動着火後に、排気系路内で残存ガスが異常燃焼するのを防止でき、ガス内燃機関始動時の信頼性向上を図ることができる。

また、本発明において好ましくは、前記制御装置は、燃料ガスの漏れをチェックするガス漏チェック装置の作動を、前記スローエアターニングの作動前に実施するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス内燃機関の始動装置。

また、本発明において好ましくは、前記ガス漏チェック装置は、前記ガス内燃機関の燃焼室に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管に介装された第1安全遮断弁と、
前記第１安全遮断弁に対し下流側に配置された第２安全遮断弁と、
前記第1安全遮断弁と前記第２安全遮断弁の間の前記燃料ガス供給管から分岐したガス漏チェック配管と、
前記ガス漏チェック配管の先端部に配設され、前記第1安全遮断弁と前記第２安全遮断弁の間の前記燃料ガスを排出するガス抜弁と、
前記ガス漏チェック配管の前記ガス抜弁の上流側に配設され、前記ガス漏チェック配管内の燃料ガス圧力を検出する第１圧力計と、
前記第２安全遮断弁の下流側で分岐され、分岐された一方が前記燃料ガス供給管を前記燃焼室の主室に燃料ガスを供給する主室用供給管と、
分岐された他方が前記燃焼室の副室に燃料ガスを供給する副室用供給管と、
前記主室用供給管に配設され、前記主室用供給管内の燃料ガスの圧力を検出する第２圧力計と、
前記副室用供給管に配設され、前記副室用供給管内の燃料ガスの圧力を検出する第３圧力計と、を備えているとよい。

かかる発明によれば、第１及び第２安全遮断弁間の圧力を検知することにより、安全遮断弁の不具合をチェックし、第２安全遮断弁の下流側で第２圧力計及び第３圧力計によって第２安全遮断弁の漏れを確認することにより、外部作用力（例えば地震等の揺れに対し、弁の一時的な変形等により、燃料ガスの漏れが発生し、排気系路に流れることを想定し、当該部の未燃料ガスを排出することにより、排気通路内で残存ガスが異常燃焼するのを防止するようにして、ガス内燃機関始動時の信頼性向上を図ることができる。

かかる発明によれば、ガス内燃機関の点火始動前に、ガス内燃機関及び排気通路内に滞留している未燃ガスを排出して、点火始動時の異常燃焼を防止することによる安全性、破損防止及び耐久信頼性の向上を図ったガス内燃機関の始動装置を提供することができる。

本発明がガスエンジンに実施された概略全体構成図を示す。 本発明のガスエンジンの空気始動装置の概略構成図を示す。 本発明のスローエアターニングの作動フロー図を示す。 本発明の排気パージの作動フロー図を示す。 本発明の燃料ガス漏れ検知手段の構成図を示す。 本発明の燃料ガス漏れ検知手段によるガス漏れ判定図を示す。 本発明のガスエンジン始動時の各装置の作動タイムチャート図を示す。 本発明のガスエンジン停止時の各装置の作動タイムチャート図を示す。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態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に基づいて、本発明が実施された、ガス内燃機関（以後；ガス内燃機関と略称する）の全体構成について説明する。
ガス内燃機関1には、第１配管６２を介して連結された空気始動装置３０と、該空気始動装置３０に圧縮空気を供給する圧縮空気タンク９と、ガス内燃機関1の排気集合管１２に装着されたターボチャージャ１４と、該ターボチャージャ１４の排気タービン（図示省略）を駆動した排ガスを大気に放出する排気通路１６と、ガス内燃機関1に給気する空気中の塵埃を除去するエアクリーナ１８と、排気タービンと同軸に連結し、エアクリーナ１８からの吸気を圧縮し、昇温した給気を冷却するエアクーラ１５と、ターボチャージャ１４の排ガス流通下流側の排気通路１６に、送風管７１を介して連結し、排気通路１６内に空気を送風する排気パージ用の排気パージファン７と、ガス内燃機関１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置１７と、該燃料ガス供給装置１７と給気管１３との間の燃料ガス供給管８９に介装され、安全遮断弁のガス洩れをチェックするガス漏チェック装置８と、が備えられている。
排気通路１６には、排ガス中に含まれている一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）を酸化して無害化するのを目的とした酸化触媒１６ｂ、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニア（ＮＨ３）の注入と触媒を用いて無害な窒素と水に分解し、クリーンな排ガスにする脱硝装置１６ｃ、排ガス中に含まれる浮遊粒子状物質を除去するＰＭフィルタ（ＰＭ；Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）１６ａ等が装置の要求仕様に基づいて配置される。
従って、装着される排ガス浄化装置の要求仕様によって、排気通路１６の通路容積は異なる。
また、２３はガスエンジン始動時のスローエアターニングの回転数を検出する回転数センサである。

図２は空気始動装置３０の概略構成図を示す。
空気始動装置３０は、空気始動装置３０の作動を制御する制御装置２と、ガス内燃機関１を燃料ガス点火運転開始回転数まで上昇させる主空気始動手段６と、該主空気始動手段６の作動前に、ガス内燃機関１の各気筒内の点検と、該気筒内のシリンダとピストンとの潤滑を確保するスローエアターニングを実施する圧縮空気供給手段３とを備えている。
尚、本実施形態の場合、制御装置２は、空気始動装置３０、排気パージ用の排気パージファン７及びガス漏チェック装置８の制御を実施する総合的な制御装置となっている。
更に、制御装置２には、排気パージを実施する際に、排気通路容積の大きさに沿って、排気パージの運転時間を容易に変更できる時間設定装置２６を備えている。
時間設定装置２６には、排気パージの運転時間を設定するため、ダイヤル式の時間（分）入力スイッチ２７が配設されている。

主空気始動手段６は、主始動弁６１と、制御装置２を介して主始動弁６１を作動させる手動操作の空気始動Ｓ／Ｗ６５（以後；スイッチをＳ／Ｗと略称する）と、空気始動Ｓ／Ｗ６５がＯＮされることのより圧縮空気タンク９からの圧縮空気を第１配管６２を介して、該主始動弁６１を開弁する始動用電磁弁６４と、主始動弁６１の開弁により、供給される圧縮空気をガス内燃機関１の着火タイミングの順序に従って、各気筒内に圧縮空気を導入する圧縮空気導入手段５と、を備えている。
開弁した主始動弁６１は、空気始動を行う作動用の圧縮空気を第１配管６２を介して圧縮空気導入手段５側へ流す。ｚ

圧縮空気導入手段５は、ガス内燃機関１の着火タイミングの順序に従って、ガス内燃機関１の各気筒にパイロットエアを分配する始動管制弁５１と、ガス内燃機関１のシリンダヘッド１１に装着され、該始動管制弁５１からのパイロットエアによって開弁する始動弁５２と、始動管制弁５１と始動弁５２とを連結する第４パイロットエア配管５６と、第２配管６３から分岐して始動管制弁５１にパイロットエアを導入する第３パイロットエア配管５５と、第３パイロットエア配管５５内に介装され、主始動弁６１から始動弁５２間において、内燃機関ターニング装置の嵌脱装置が外れている事の安全確認用として、インターロック弁５３と、を備えている。

尚、スローエアターニング用主始動弁３１には、該スローエアターニング用主始動弁３１の作動が停止中において、主始動弁６１の作動中に、第３配管３７からの圧縮空気がスローエアターニング用主始動弁３１から大気解放されない構造となっている。

従って、空気始動Ｓ／Ｗ６５がＯＮされると、始動用電磁弁６４が開弁される。始動用電磁弁６４からの圧縮空気によって主始動弁６１が開弁する。圧縮空気は、第１配管６２→主始動弁６１→第２配管６３→第３パイロットエア配管５５→インターロック弁５３→始動管制弁５１に到達する。始動管制弁５１は、前回ガス内燃機関１が停止した時点の着火タイミングになっている気筒に装着されている始動弁５２へ、パイロットエアを送る。
始動弁５２は開弁して、第２配管６３からの圧縮空気が始動弁５２から気筒内に導入される。
気筒内のピストンは、圧縮空気により押圧されガス内燃機関１は回転を開始する。
ガス内燃機関１が規定の回転数に達すると、ガス内燃機関１は燃料ガス点火による運転になる。

ガス内燃機関１は燃料ガス点火による運転になると、制御装置２は始動用電磁弁６４を閉塞し、主始動弁６１への圧縮空気の供給を停止し、主始動弁６１を閉弁する。
主始動弁６１が閉弁すると、第２配管６３及び第３パイロットエア配管５５に残留していた圧縮空気は、主始動弁６１から常開の切換弁３２を介して大気開放される。
主始動弁６１は、作動を停止しているときは、圧縮空気導入手段５の圧縮空気回路に圧縮空気が残存していると、燃料ガス点火による運転時にガス内燃機関１の内部抵抗となるため、空気始動回路の圧縮空気を大気解放させる構造になっている。

主空気始動手段６を作動させる前に、ガス内燃機関１の各気筒内の点検と、該気筒内のピストンリングとシリンダライナー間の潤滑と、燃焼室周りの安全確認をするためにスローエアターニングを実施する。
本発明は、上記の理由に加え、予期せぬ出来事の発生により、ガス内燃機関１及び該ガス内燃機関１の下流側に配設される排気通路１６内に未燃の燃料ガスが残留した場合、ガス内燃機関１の燃料ガス点火運転時に、残留燃料ガスによる異常燃焼が発生するのを防止するため、ガス内燃機関１及び排気通路１６内の残留燃料ガスを排出するものである。

図２に基づいて、スローエアターニングを実施するための、圧縮空気供給手段３の構成について説明する。
圧縮空気供給手段３は、スローエアターニング用主始動弁３１と、第２パイロットエア配管３５を介して圧送される圧縮空気タンク９からのパイロットエアによって、スローエアターニング用主始動弁３１を開弁させるスローエアターニング用電磁弁３４と、スローエアターニング用主始動弁３１の開弁により、供給される圧縮空気をガス内燃機関１の着火タイミングの順序に従って、各気筒内に圧縮空気を導入する圧縮空気導入手段５と、第２配管６３とスローエアターニング用主始動弁３１とを連結する第３配管３７に介装された減圧用のオリフィス２５と、主始動弁６１に装着され、スローエアターニング用主始動弁３１が作動中に、作動停止している主始動弁６１から圧縮空気が大気中に開放するのを防止する切換弁３２と、ガス内燃機関１のスローエアターニング回転数を検知する回転数検知手段と、該回転数検知手段が検知した回転数が設定した閾値に達した時に、スローエアターニング用電磁弁３４を閉塞すると共に、回転数の設定閾値を任意に可変可能にした累積回転数設定装置２１と、を備えている。

切換弁３２は、主始動弁６１の下流側に装着され、第２パイロットエア配管３５から分岐した第５パイロットエア配管３６によって導入されるパイロットエアによって閉弁して、スローエアターニング作動中に主始動弁６１を介して大気中に圧縮空気が開放されないようになっている。
従って、スローエアターニングが実施されているときは、スローエアターニングの作動回路の圧縮空気が主始動弁６１から大気開放されないようにして、スローエアターニングの作動が実施できるようにしている。
スローエアターニングの累積回転数が閾値に達すると、主始動弁６１が作動して、ガス内燃機関１が燃料ガス点火による運転が可能な回転数（ｒｐｍ）に上昇させる。
ガス内燃機関１が燃料ガス点火による運転になった時には、主始動弁６１の作動が中止するので、スローエアターニングの作動回路の圧縮空気を主始動弁６１から大気開放することにより、ガス内燃機関１の内部抵抗になるのを防止する。

回転数検知手段は、ガス内燃機関１のカムシャフトに設けられたカムシャフト駆動用の歯車２４と、該歯車２４に近接して配設された回転数センサ２３と、該回転数センサ２３が検知したパルス信号を積算する積算部２８と、を備えている。
累積回転数設定装置２１には、累積回転数を排気通路１６の容積に合わせて、累積回転数（閾値）を設定するためのダイヤル式の回転数入力スイッチ２２が配設されている。
尚、本実施形態では、累積回転数検知をカムシャフトの回転数にて検知するようにしたが、ガス内燃機関１のクランクシャフトの回転数を検知してもよい。
また、オリフィス２５は、気筒内に導入される圧縮空気の圧力（流量）を減じて、ピストンへの押圧力を下げ、ガス内燃機関１の回転スピードを遅くさせるために、配設されている。
更に、圧縮空気を気筒内に導入する圧縮空気導入手段５は、主空気始動手段６と共用しており、作動も同じなので、説明は省略する。

スローエアターニングを実施することにより、ガス内燃機関１の内部及び排気通路１６内の滞留ガスを排除することができる。
ところが、環境汚染防止の観点から、排気通路１６には種々の排気浄化装置が配設される。
既述の通り、排気浄化装置の種類は、例えば、酸化触媒１６ｂ、脱硝装置１６ｃ及び、排ガスを浄化するＰＭフィルタ（ＰＭ；粒子状物質、Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）１６ａ等が排気通路装置の要求使用に基づいて配置される。
排気浄化装置の仕様は、使用される地域特性、顧客の要求等により異なり、それによって排気通路１６内の容積が異なる。
従って、排気通路１６内の容積に沿って、スローエアターニングの累積回転数の設定値を替えることで、ガス内燃機関１及び排気通路１６内の空気（燃料ガスが混入している場合もある）を排出できると共に、制御装置２の共通化によるコスト低減ができる。

図３に基づいて、スローエアターニングの実施フローを説明する。
ステップＳ１でスタートする。ステップＳ２において、ガス内燃機関１の稼働条件に基づいた累積回転数（閾値）Ｓｏになっているか、又は条件に沿った累積回転数Ｓｏを回転数入力Ｓ／Ｗ２２にて入力操作する。
ステップＳ３において、始動命令を発信する。即ち、始動スイッチ６５をＯＮする。
ステップＳ４において、制御装置２からの信号に基づいてスローエアターニング用電磁弁３４が開きパイロットエアが第２パイロットエア配管３５を介して、スローエアターニング用主始動弁３１に導入される。

ステップＳ５において、スローエアターニング用主始動弁３１が作動（開弁）して、第１配管６２を介して圧縮空気を第３配管３７に流出させる。
第３配管３７にはオリフィス２５が介装されている。ステップＳ６において、圧縮空気は圧縮空気導入手段５によってガス内燃機関１の気筒内に導入される。
ステップＳ７にて圧縮空気導入手段５に導入される圧縮空気はオリフィス２５によって減圧された状態となり、気筒内のピストンは超低速でスローエアターニングをする。
ピストンは超低速で摺動するので、シリンダ内に冷却水又は潤滑油等が浸入していても、摺動速度（ガス内燃機関の回転速度）が遅いので、機関の損傷等を防止できる。
これにより、シリンダ内点検と、シリンダと該シリンダ内を摺動するピストンとの潤滑を確保することができる。

ステップＳ８にて、回転数センサ２３からの信号に基づいて、制御装置２は、ガス内燃機関１の累積回転数Ｓを判定する。
累積回転数Ｓが設定された回転数（閾値）ＳｏになるまでＮＯを選択して待機している。
累積回転数Ｓ＝設定回転数Ｓｏになると、ＹＥＳを選択してステップＳ９に進む。
この時点で、ガス内燃機関１内及び、排気通路１６内の空気（燃料ガスを含んでいると疑われる空気）を排出できたと推定する。
ステップＳ９にて、制御装置２はスローエアターニング用電磁弁３４を閉操作して、スローエアターニング用主始動弁３１に送信していたパイロット圧縮空気を遮断する。
ステップＳ１０で、スローエアターニング用主始動弁３１を閉操作する。
ステップＳ１１にて、スローエアターニングを終了する。

一方、ステップＳ４にて、スローエアターニング用電磁弁３４が開操作されると、サブルーチンＡが併行して作動する。第２パイロットエア配管３５から分岐した第５パイロットエア配管３６を介して切換弁３２にパイロット圧縮空気が導入される。
ステップＳ１３にて、主始動弁６１に装着された切換弁３２を閉操作して、第２配管６３及び第３配管３７を流れるスローエアターニング作動中の圧縮空気が作動停止中の主始動弁６１から大気解放されないようにしている。
更に、ステップＳ９にて、スローエアターニング用電磁弁３４が閉操作されると、パイロット圧縮空気が遮断される。
ステップＳ１５にて、切換弁３２は開操作されて、第２配管６３内の圧縮空気は、主始動弁６１から切換弁３２の順に大気解放される。

このように、排気通路１６に配置される排ガス浄化装置の設置仕様に基づいて、スローエアターニングを実施する累積回転数の閾値を容易に切換可能な制御装置２とした。
従って、スローエアターニングに使用した圧縮空気をガス内燃機関１内及び排気通路１６内に流す累積回転数を、排気通路１６の容積に沿った累積回転数に容易に変更することで、ガス内燃機関１内及び排気通路１６内における異常燃焼を防止することができる。
また、累積回転数を可変可能にすることにより、制御装置が共通化でき、排気通路内における異常燃焼の防止及び、部品（制御装置）共通化に伴うコスト低減が図れる。

また、本空気始動装置は、上述のスローエアターニングとは別に、該スローエアターニング実施前に、排気通路内の残留燃料ガスを確実に排出するために、排気パージを実施するようになっている。
排気パージは、制御装置２からの信号により、排気パージファン７と、一端が排気パージファン７に連結し、他端がターボチャージャ１４の排気タービン下流側の排気通路１６に連結した送風管７１と、制御装置２に備えられた時間設定装置２６と、排気パージが終了したことをオペレータに知らしめる報知装置であるパイロットランプ２９と、を備えている。
時間設定装置２６には、排気パージの運転時間を設定するため、ダイヤル式の時間（分）入力スイッチ２７が配設されている。
時間設定装置２６の設定時間は、排気通路容積が大きい場合は長く、小さい場合は短く設定できるようになっている。
また、本実施形態では、報知装置をパイロットランプ２９としたが、ブザー又は、パイロットランプ２９トブザーを併用することができる。
この場合、排気パージが終了し、次の操作に移れることを、オペレータに知らしめることで、より確実に排気パージ中に次の操作をしないように注意喚起ができ、ガス内燃機関の安全な始動操作が実施できる。

図４に基づいて、排気パージの実施制御を説明する。
ステップＳ２１でスタートし、ステップＳ２２において、排気パージは、オペレータがガス内燃機関１を始動するため、内燃機関始動準備指令である始動スイッチ６５をＯＮする。
ステップＳ２３おいて、制御装置２は、ガス内燃機関１の前回停止時に排気通路１６の排気パージが実施されたか否かを確認する。
排気パージが実施されていない場合には、ＮＯを選択してステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４において、制御装置２は、排気パージファン７を所定時間運転して、排気通路１６内の空気（燃料ガス混入の可能がある空気）を外気によって排出する。
尚、運転時間は、排気通路１６内に配置されている種々の排ガス浄化装置の配設仕様により変化する排気通路容積に沿って決定される。

排気パージが所定時間実施されると、ステップＳ２５に進み、排気パージが終了したことを制御装置２は報知装置であるパイロットランプ２９にて知らしめる（確認する）。
排気パージが終了し、次の操作に移れることを、オペレータが確認できる。
制御装置２は、排気パージが実施されたことを確認しないと、次の工程である空気始動の実施を行うことができない制御になっている。
ステップＳ２３において、ガス内燃機関１の前回の停止時に排気通路１６の排気パージ
が実施されている場合は、ＹＥＳを選択してステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５以降は上述の通りになるので、説明は省略する。

このようにすることで、何等かの理由（制御電源喪失等によるガス内燃機関１の緊急停止）により停止し、停止後の排気通路１６の排気パージが実施されなかった場合、燃料ガス供給管８９内に残存していた燃料ガスがガス内燃機関１及び、排気通路１６内に流出し、当該部に滞留する。
始動時に、前回のガス内燃機関１の停止時に実施できなかった排気パージを、自動的に実施するようにして、排気通路１６における異常燃焼を防止することができる。
また、排気パージが終了をパイロットランプ２９にて容易に確認できるので、オペレータは制御装置２が正常に作動していることが判断でき、余計な誤操作防止が図れる。

尚、本実施形態では、ガス内燃機関１の前回停止時に、排気パージを実施したか否かの確認し（図４のステップＳ２３）、実施した場合は、ガス内燃機関１の始動前の排気パージを省略しているが、始動前に排気パージを実施することを必須にしてもよい。
この場合は、ガス内燃機関１の停止中に、ガス燃料供給及び安全のための機器類の漏れが発生することが考えられる。
例えば、地震等により、シール部が一時的に変形（弾性変形）等を起こし、該変形部から燃料ガス漏れが生じて、排気通路１６に滞留することが考えられる。
更には、始動時の着火ミス等により、未燃ガスが排気通路１６に滞留することも考えられる。
このような場合においても、ガス内燃機関１の始動前の排気パージの実施を必須状条件にすることで、更に、排気通路１６における異常燃焼に対する安全性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、空気始動装置３０の作動前に、燃料ガス供給管８９に介装されているガス漏チェック装置８を手動にて起動させるようになっている。
図５に基づいて、ガス漏チェック装置８の説明を行う。
ガス漏チェック装置８は、燃料ガス供給管８９の燃料ガス流通上流側から第１安全遮断弁８１と、該第１安全遮断弁８１の下流側に第２安全遮断弁８２と、第１安全遮断弁８１及び第２安全遮断弁８２間の燃料ガス供給管８９の中途部Ｐ点にて分岐したガス漏チェック配管８９ｃ、該ガス漏チェック配管８９ｃの先端部に、第１安全遮断弁８１及び第２安全遮断弁８２間の燃料ガスを大気開放又は遮断するガス抜弁８３と、Ｐ点とガス抜弁８３との間のガス漏チェック配管８９ｃに介装された第１圧力計Ｐ１と、第２安全遮断弁８２の下流側のＱ点にて、燃焼室の主室へ燃料ガスを導く主室用供給管８９ａと、燃焼室の副室へ燃料ガスを導く副室用供給管８９ｂと、主室用供給管８９ａに配設され、主室への燃料ガスの流量を調整する主調圧弁８４と、該主調圧弁８４の下流側に配設された第２圧力計Ｐ２と、副室用供給管８９ｂに配設され、副室への燃料ガスの流量を調整する副調圧弁８５と、該副調圧弁８５の下流側に配設された第３圧力計Ｐ３と、第１安全遮断弁８１、第２安全遮断弁８２及びガス抜弁８３を夫々設定された順序で開閉する制御装置２と、該制御装置２を起動させる起動スイッチであるガス漏チェックＳ／Ｗ８６と、を備えている。

図６に基づいて、ガス漏チェック装置８を構成する第１安全遮断弁８１、第２安全遮断弁８２及びガス抜弁８３のガス漏れチェック方法について説明する。
先ず、始動スイッチ６５のＯＮ操作前に、手動にてガス漏チェック装置８のガス漏れチェックＳ／Ｗ（スイッチ）８６をＯＮ操作する。
従って、ガス内燃機関１は停止状態において実施される。
制御装置２は、図６の第１操作（制御装置２がに自動操作）において、ガス抜弁８３を開状態から閉に操作する。
ガス内燃機関１は、停止中はガス抜弁８３を開状態に維持して、ガス内燃機関１内に燃料ガスが流入しないようにしてある。
従って、ガス抜弁８３が開状態から閉に操作された状態では、第１安全遮断弁８１と第２安全遮断弁８２共に閉状態になっている。

更に、第１安全遮断弁８１と第２安全遮断弁８２との間は大気圧の状態になっている。
この状態において、第１，２及び３圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が共に変化ない場合は、第１安全遮断弁８１の燃料ガス供給装置１７側に滞留している燃料ガスが、第１安全遮断弁８１から下流側に漏れていないことを示す。
また、第２及び第３圧力計Ｐ２，Ｐ３に変化がない場合においても、第２安全遮断弁８２及びガス抜弁８３に燃料ガス圧が作用していないのでこの時点でガス漏れ有無の判定はできない。
従って、第１安全遮断弁８１はガス漏れが無いと判断できる。

第１圧力計Ｐ１が昇圧、第２、３圧力計Ｐ２，Ｐ３が変化無い場合には、第１安全遮断弁８１がガス漏れしており、第２安全遮断弁８２はガス漏れが無いことを示している。
また、ガス抜弁８３は、第１安全遮断弁８１のガス洩れ量に対し、漏れが少ない場合には第１圧力計Ｐ１は昇圧するので、この時点ではガス漏れ判断は不明となる。
更に、第１，２及び３圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が共に昇圧している場合は、第１、２安全遮断弁８１，８２は共にガス漏れを起こしており、ガス抜弁８３は、この時点ではガス漏れ判断は不明となる。
第１安全遮断弁８１の漏れ量がガス抜弁８３の洩れ量より大きい場合には、第１、第２及び第３圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が共に昇圧する。

第２操作において、第１安全遮断弁８１を閉から開状態にする。
この状態では、第１安全遮断弁８１の上流側に滞留している燃焼ガスの圧力は、第２安全遮断弁８２及びガス抜弁８３に作用する。
従って、第１圧力計Ｐ１には、該第１圧力計Ｐ１の上流側の燃料ガス圧力が作用するので昇圧する。第２及び第３圧力計Ｐ２，Ｐ３が変化しない場合は第２安全遮断弁８２、及びガス抜弁８３はガス漏れ無と判断される。
この場合、第１圧力計Ｐ１の指示値（圧力）は、ガス供給圧力になっている。
第１圧力計Ｐ１が一旦昇圧後、降圧し、第２及び第３圧力計Ｐ２，Ｐ３が昇圧した場合は、少なくとも第２安全遮断弁８２はガス漏れしていると判断する。
更に、第１圧力計Ｐ１が圧力低下し、第２及び第３圧力計Ｐ２，Ｐ３が変化しない場合は、ガス抜弁８３がガス漏れしていると判断する。

第３操作において、第１安全遮断弁８１を開から閉状態にする。
従って、燃料ガスは、第１、第２安全遮断弁８１，８２及びガス抜弁８３の間に閉じ込められた状態（燃料ガス圧を維持）になる。
第１、第２及び第３圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に変化が無い場合は、第１、第２安全遮断弁８１，８２及びガス抜弁８３共にガス漏れが無いことが判断できる。

また、第１圧力計Ｐ１が降圧し、第２、第３圧力計Ｐ２，Ｐ３が変化ない場合は、第１安全遮断弁８１に漏れが無く、第２安全遮断弁８２から第２、第３圧力計Ｐ２，Ｐ３側への漏れが無いので、ガス抜弁８３のガス漏れが発生していると判断する。
更に、第１圧力計Ｐ１が降圧し、第２、第３圧力計Ｐ２，Ｐ３が昇圧した場合は、第１安全遮断弁８１及びガス抜弁８３が遮断（ガス漏れが無い）されて、第２安全遮断弁８２がガス漏れしていると判断できる。
もし、ガス抜弁８３にガス漏れが発生しているとすると、第１安全遮断弁８１側からの燃料ガス供給（洩れ）が無いので、第１、第２安全遮断弁８１，８２及びガス抜弁８３間の燃料ガスは、降圧して第２、第３圧力計Ｐ２，Ｐ３に流れない。
従って、この場合、ガス抜弁８３のガス漏れはないと判断できる。

このように、圧力計を配備し、上述の手順にてガス漏れチェックを実施することにより、第１、第２安全遮断弁８１，８２及びガス抜弁８３のガス漏れを二重、三重にクロスチェックすることにより、ガス漏れによる不測の故障を未然に防止することができる。

本実施形態における、スローエアターニング、排気パージ及びガス漏チェック装置８の作動タイムスケジュールを図７に基づいて説明する。
先ず、ガス内燃機関１の始動準備を実施する。
始動準備とは、ガス内燃機関１を温めるための処置（温水の循環、潤滑油の循環等）及び、本発明のガス漏チェック装置８、排気パージの実施等がある。
この場合、ガス内燃機関１の回転は無い。
ガス漏チェック装置８は、ガス漏れチェックＳ／Ｗ８６をＯＮする。制御装置２は、ガス漏チェック装置８の第１、第２安全遮断弁８１、８２及びガス抜弁８３を既述の動作に基づいて実施し、これらのバルブに漏れが無いことを確認する。

次に始動開始Ｓ／Ｗ６５をＯＮ操作（手動操作）する。制御装置２はガス内燃機関１が前回停止時に、排気パージの作動有無をチェックする。排気パージの作動が無い場合には、強制的に排気パージを設定時間実施する。
尚、本実施形態では、排気パージの作動有無をチェックしているが、チェッカを行わないで、始動開始Ｓ／Ｗ６５がＯＮ操作（手動操作）されると、自動的に排気パージの作動を強制的に実施するようにしてもよい。
この場合、ガス内燃機関１の停止後、ガス漏れ等の何等かの予測されない原因によって、ガス内燃機関１及び排気通路１６内に未燃ガスが滞留しても、確実に排除できる。

排気パージファン７の作動が終了すると、スローエアターニング用主始動弁３１が始動を開始して、ガス内燃機関１は、極低速（スロー回転）で回転を開始する。回転数は本発明の１つである、累積回転数設定装置である回転数入力Ｓ／Ｗの入力値に沿った時間（回転数を時間に置換える）、即ち開始時間Ｔ０から第２経過時間Ｔ２まで作動する。
第２経過時間Ｔ２が終了する僅か手前の第１経過時間Ｔ１で主始動弁６１が開弁して、空気始動が開始される。
これは、ガス内燃機関１がスローエアターニングから空気始動に替わる時の空気始動用圧縮空気の作動遅れを防止して、空気始動における回転数上昇を早期に行うためである。

主始動弁６１の開弁と併行して、燃焼室の点火プラグに点火させる点火装置（図示省略）への運転指令が制御装置２によって発せられる。
主始動弁６１が開弁すると、ガス内燃機関１の回転は極低速回転から漸次上昇して、回転数Ｎ≧第１設定回転数Ｎｓになると第１、第２安全遮断弁８１，８２が開き、燃料ガスの供給が開始される（第３経過時間Ｔ３）。
燃料ガス供給前に、点火装置への運転指令を出すことにより、燃料ガスが燃焼室に供給されるとすぐに着火させて、燃料ガスの失火を防止して、異常燃焼の発生を防ぐためである。
ガス内燃機関１は燃料ガスが供給されると自立運転に向け回転数が更に上昇を始める。
ガス内燃機関１の回転数Ｎ≧第２設定回転数Ｎｏになると、主始動弁６１は第４経過時間Ｔ４で閉弁して、空気始動は終了する。

このように、排気パージファン７、ガス漏チェック装置８及び排気通路容積に対応したスローエアターニングの累積回転数設定に基づくスローエアターニングの実施により、ガス内燃機関１の始動時、ガス内燃機関１及び排気通路１６内を二重、三重に換気することで、当該部における異常燃焼を確実に防止できる。

ガス内燃機関１の停止時における各装置の作動タイムスケジュールを図８に基づいて説明する。
先ず、ガス内燃機関１の停止Ｓ／Ｗ（図示省略）を操作する。
主燃焼室及び副室に圧送していた燃料ガスを抜きとる燃料ガス抜き弁（図示省略）を開作動させる。
燃料ガス抜き弁は第５経過時間Ｔ５から、ガス内燃機関１が停止完了する第７経過時間Ｔ７まで実施する。
第１、第２安全遮断弁８１，８２は、燃料ガス抜き弁が開弁すると同時（第５経過時間Ｔ５）に閉弁して、燃料ガスの供給を遮断する。
ガス内燃機関１停止操作（第５経過時間Ｔ５）直後の第６経過時間Ｔ６にて点火装置への停止指令が発信される。点火装置は第６経過時間Ｔ６にて即停止する。

ガス漏チェック装置８の第１、第２安全遮断弁８１，８２間に介装されているガス抜弁８３は、次のガス内燃機関１の始動時まで開弁操作される。
これは、第１、第２安全遮断弁８１，８２は、ガス内燃機関１の停止中に、何等かの予測できない振動（地震等）等により安全遮断弁が一時的に変形又は、微小の洩れ等により、ガス漏れを起こすことが考えられる。
そのような場合に、ガス内燃機関１及び排気通路１６に燃料ガスが滞留するのを防止する。
ガス内燃機関１の停止操作が実施されると、併行して排気パージファン７が制御装置２によって第５経過時間Ｔ５から第８経過時間まで自動的に実施される。
尚、排気パージ実施時間は、プラントの排ガス処理仕様（排ガス通路容積の大きさ）によって異なる。

このようにすることにより、ガス内燃機関１の点火始動時に、ガス内燃機関１及び排気通路１６内に滞留している可能性のある未燃ガスを排出して、異常燃焼を防止することによる更なるガス内燃機関１の安全性、破損防止及び耐久信頼性の向上を図ったガス内燃機関の始動装置とすることができる。

空気始動装置を有した内燃機関の始動前に実施するスローエアターニング装置を備えたガス内燃機関の始動装置の。利用に適している。

１ ガス内燃機関（副室式希薄予混合ガス内燃機関）
２ 制御装置
３ 圧縮空気供給手段
５ 圧縮空気導入手段
６ 主空気始動手段
７ 排気パージファン
８ ガス漏れチェック装置
１１ シリンダヘッド
１２ 排気集合管
１３ 給気管
１４ ターボチャージャ
１６ 排気通路
１７ 燃料ガス供給装置
３０ 空気始動装置
３１ スローエアターニング用主始動弁
３２ 切換弁
５１ 始動管制弁
５２ 始動弁
６１ 主始動弁
８１ 第１安全遮断弁
８２ 第２安全遮断弁
８３ ガス抜弁
Ｐ１ 第１圧力計
Ｐ２ 第２圧力計
Ｐ３ 第３圧力計

Claims (7)

1. 空気始動装置を有したガス内燃機関の各気筒内の点検と、前記気筒内のシリンダとピストンとの潤滑を確保するために、始動前に圧縮空気にて前記ピストンを押圧して前記ガス内燃機関を低速回転させるスローエアターニングを実施するガス内燃機関の始動装置であって、
   前記ガス内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段と、
   前記ガス内燃機関の着火タイミングの順序に従って圧縮空気を前記各気筒に供給する圧縮空気導入手段と、
   前記圧縮空気導入手段に前記圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
   累積回転数の閾値を任意に設定できる累積回転数設定装置を有し、回転数検知手段によって検出した回転数を基に、ガス内燃機関が設定された累積回転数に達した時に、前記圧縮空気供給手段による圧縮空気の供給を停止する制御装置と、を備えたことを特徴とするガス内燃機関の始動装置。
2. 前記空気始動装置を作動させる主始動弁の下流側の圧縮空気配管と、前記スローエアターニング作動させる前記圧縮空気供給手段のスローエアターニング用主始動弁の下流側の圧縮空気配管とを共用配管としたことを特徴とする請求項１記載のガス内燃機関の始動装置。
3. 前記圧縮空気供給手段と前記気筒内導入手段との間のエア配管に前記気筒内に導入される圧縮空気の流量を抑制するオリフィスを介装したことを特徴とする請求項１記載のガス内燃機関の始動装置。
4. 前記スローエアターニング用主始動弁が作動している間は、前記スローエアターニング用主始動弁を作動させている圧縮空気の回路から信号を受けて、前記主始動弁から、前記圧縮空気供給手段が前記圧縮空気導入手段に供給している圧縮空気を、前記主始動弁から前記圧縮空気が大気中に放出されるのを防止する切換弁を、前記主始動弁に配設したことを特徴とする請求項1又は２のいずれかに記載のガス内燃機関の始動装置。
5. 前記制御装置は、前記内燃機関が停止した時に、前記ガス内燃機関の排気通路に残存する排ガスを外気によって排出する排気パージが実施されない場合は、前記スローエアターニング実施前に、排気パージファンを一定時間作動させることを特徴とする請求項１記載のガス内燃機関の始動装置。
6. 前記制御装置は、燃料ガスの漏れをチェックするガス漏チェック装置の作動を、前記スローエアターニングの作動前に実施するようにしたことを特徴とする請求項１記載のガス内燃機関の始動装置。
7. 前記ガス漏チェック装置は、前記ガス内燃機関の燃焼室に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管に介装された第1安全遮断弁と、
   前記第１安全遮断弁に対し下流側に配置された第２安全遮断弁と、
   前記第1安全遮断弁と前記第２安全遮断弁の間の前記燃料ガス供給管から分岐したガス漏チェック配管と、
   前記ガス漏チェック配管の先端部に配設され、前記第1安全遮断弁と前記第２安全遮断弁の間の前記燃料ガスを排出するガス抜弁と、
   前記ガス漏チェック配管の前記ガス抜弁の上流側に配設され、前記ガス漏チェック配管内の燃料ガス圧力を検出する第１圧力計と、
   前記第２安全遮断弁の下流側で分岐され、分岐された一方が前記燃料ガス供給管を前記燃焼室の主室に燃料ガスを供給する主室用供給管と、
   分岐された他方が前記燃焼室の副室に燃料ガスを供給する副室用供給管と、
   前記主室用供給管に配設され、前記主室用供給管内の燃料ガスの圧力を検出する第２圧力計と、
   前記副室用供給管に配設され、前記副室用供給管内の燃料ガスの圧力を検出する第３圧力計と、を備えたことを特徴とする請求項６記載のガス内燃機関の始動装置。
   
   

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