JP2855388B2 - A multi-cylinder gas engine equipped with a turbocharger with a generator and motor - Google Patents
A multi-cylinder gas engine equipped with a turbocharger with a generator and motorInfo
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Landscapes
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ナチュラルガスを燃
料とする発電・電動機を持つターボチャージャを備えた
多気筒型ガスエンジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having a generator / motor using natural gas as fuel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ナチュラルガスを主燃料とするエ
ンジンは、コジェネレーション型エンジンとして、政
府、官公庁研究機関或いは民間会社で開発が進められて
いる。このコジェネレーション型エンジンは、動力を発
電機で電気エネルギーとして取り出し、排気ガスエネル
ギーが有する熱を熱交換器で水を加熱して温水にして給
湯用として利用している。そして、このコジェネレーシ
ョン型エンジンは、都市内電気供給システムとして利用
されることが期待されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an engine using natural gas as a main fuel has been developed as a cogeneration engine by a government, a government research institute, or a private company. In this cogeneration type engine, power is extracted as electric energy by a generator, and heat of exhaust gas energy is heated by a heat exchanger to make hot water and used for hot water supply. This cogeneration type engine is expected to be used as an electricity supply system in a city.
【０００３】ナチュラルガスを燃料とするエンジンとし
て、例えば、特開昭５４−１５６９１１号公報、特開昭
６３−６３５８号公報、特開平１−２３２１１９号公
報、実公平３−４１０６８号公報に開示されたものがあ
る。[0003] As engines using natural gas as fuel, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 54-156911, 63-6358, 1-2232119, and 3-41068 have disclosed such engines. There are things.
【０００４】特開昭５４−１５６９１１号公報に開示さ
れた内燃機関は、吸入空気を圧縮して主燃焼室に供給
し、吸入空気の一部をジェットセル点火室中に供給し、
パラフィン系の炭化水素燃料を上記ジェットセル点火室
中に噴射して濃厚な混合物を生成し、吸入空気と混合物
を更に圧縮し、パラフィン系の炭化水素燃料を主燃焼室
中に噴射し、一方で吸入空気と混合物を更に圧縮して希
薄な混合物を主燃焼室内に生成させ、ジェットセル点火
室中の混合物を両混合物の完全圧縮が達成される前に点
火して熱いガスの流れを生成し、該熱いガスの流れを主
燃焼室内の上記混合物中に投入してこの主燃焼室内の混
合物を点火し、ＮＯX の生成を低減するものである。The internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-156911 compresses intake air and supplies it to a main combustion chamber, and supplies a part of the intake air to a jet cell ignition chamber.
The paraffinic hydrocarbon fuel is injected into the jet cell ignition chamber to form a rich mixture, the intake air and the mixture are further compressed, and the paraffinic hydrocarbon fuel is injected into the main combustion chamber, while Further compressing the intake air and the mixture to produce a lean mixture in the main combustion chamber and igniting the mixture in the jet cell ignition chamber before full compression of both mixtures is achieved to produce a hot gas stream; the flow of the heat had gas was charged to the mixture in the main combustion chamber to ignite the mixture of the main combustion chamber, thereby reducing the production of NO X.
【０００５】また、特開昭６３−６３５８号公報に開示
されたガスエンジン駆動型ヒートポンプシステムは、可
燃ガスをバッファタンクに貯留し、このバッファタンク
より可燃ガスを複数台のヒートポンプに蓄えられた駆動
用ガスエンジンに分配供給し、ヒートポンプで気液分離
後の温泉水を所要温度に加熱し、加熱後の温泉水を熱負
荷に供給するように構成してあるものであり、バッファ
タンクに圧力センサーを設けると共に、圧力センサーに
よるバッファタンクの検出圧が高圧設定圧から低圧設定
圧に低下する毎に、ガス供給対象ヒートポンプの数順次
減少させる制御手段を有しているものである。A gas engine driven heat pump system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-6358 stores a flammable gas in a buffer tank, and the flammable gas is stored in a plurality of heat pumps from the buffer tank. The hot spring water after gas-liquid separation is heated to the required temperature by a heat pump, and the heated hot spring water is supplied to the heat load. And a control means for sequentially decreasing the number of heat pumps to be supplied with gas each time the detection pressure of the buffer tank by the pressure sensor decreases from the high pressure set pressure to the low pressure set pressure.
【０００６】また、特開平１−２３２１１９号公報に開
示された水素・液化天然ガス用エンジンは、エンジンの
低負荷運転状態においては燃料たる水素と液化天然ガス
との何れか一方を供給すると共に、エンジンの高負荷運
転状態においては燃料たる液化天然ガスを供給すべき制
御手段を設けたものである。The engine for hydrogen and liquefied natural gas disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-223219 supplies either hydrogen as fuel or liquefied natural gas when the engine is in a low-load operation state. A control means for supplying liquefied natural gas as a fuel when the engine is in a high load operation state is provided.
【０００７】更に、実公平３−４１０６８号公報に開示
されたガス焚きディーゼルエンジンは、液体燃料を噴射
する液体燃料噴射弁とガス燃料を噴射するガス燃料噴射
弁をシリンダカバーに設けた二元燃料噴射式であり、ガ
ス燃料噴射弁とガス燃料が貯蔵された液化燃料ガスタン
クとの間を高圧ガス路及び低圧ガス路の２系統のガス路
にて接続し、上記各ガス路中にはガス燃料を異なる圧力
に加圧してガス燃料噴射弁に送給する高圧圧縮機及び低
圧圧縮機がそれぞれ設けられると共に、ガス燃料噴射弁
は高圧ガス路から高圧ガスを噴射する高圧ガス噴口と低
圧ガス路からの低圧ガスを噴射する低圧ガス噴口とを有
するものである。Further, the gas-fired diesel engine disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 3-41068 discloses a dual fuel system in which a liquid fuel injection valve for injecting liquid fuel and a gas fuel injection valve for injecting gas fuel are provided on a cylinder cover. It is an injection type, in which a gas fuel injection valve and a liquefied fuel gas tank storing gas fuel are connected by two gas paths, a high-pressure gas path and a low-pressure gas path. A high-pressure compressor and a low-pressure compressor are provided, each of which is pressurized to a different pressure and supplied to the gas fuel injection valve, and the gas fuel injection valve is provided with a high-pressure gas injection port for injecting high-pressure gas from a high-pressure gas passage and a low-pressure gas passage. And a low-pressure gas injection port for injecting the low-pressure gas.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ナチュ
ラルガスを燃料とするガスエンジンは、燃料がガス体で
あるので、ガソリンと同じように燃料ガスを吸気バルブ
から吸入され、圧縮、着火されるので、圧縮比を大きく
することができず、理論熱効率（η＝仕事の熱換算／燃
料の熱量）は必ずしも高くない。通常使用されているガ
スエンジンは、圧縮比が１２〜１３程度であり、理論熱
効率は４８％に過ぎないものであり、ガスエンジンの動
力を電気エネルギーにした場合には、総合熱効率は３４
〜３５％で、場合によっては３０％を割るような効率で
ある。従って、冷却水損失及び排気ガスエネルギーとし
ては、燃料の６５〜７０％のものが放出されることにな
り、この熱エネルギーを熱交換器によって温水を作り、
給湯用にしても一般の発電装置では該温水が余り多量で
一般給湯設備では十分に利用できないという現状であ
る。従って、ガスエンジンから得られる電気エネルギー
としては、コストの高いものになる。しかも、このよう
なガスエンジンは、圧縮比が１８以上であるディーゼル
エンジンの理論熱効率５７％とは、大幅に異なるもので
ある。However, in a gas engine using natural gas as a fuel, since the fuel is a gaseous substance, the fuel gas is sucked from the intake valve, compressed and ignited in the same manner as gasoline. The compression ratio cannot be increased, and the theoretical thermal efficiency (η = heat conversion of work / calorific value of fuel) is not always high. Generally used gas engines have a compression ratio of about 12 to 13 and a theoretical thermal efficiency of only 48%. When the power of the gas engine is electric energy, the total thermal efficiency is 34%.
Efficiency of ~ 35%, possibly less than 30%. Therefore, as the cooling water loss and the exhaust gas energy, 65 to 70% of the fuel is released, and this heat energy is used to produce hot water by a heat exchanger.
Even for hot water supply, the current situation is that the amount of the hot water is too large in a general power generation device and cannot be sufficiently used in a general hot water supply facility. Therefore, electric energy obtained from the gas engine is expensive. Moreover, such a gas engine is significantly different from the theoretical thermal efficiency 57% of a diesel engine having a compression ratio of 18 or more.
【０００９】そこで、ガスエンジンから電気エネルギー
として取り出す場合に、熱効率を向上させることが望ま
れているのが現状である。ガスエンジンは、ナチュラル
ガスを燃料とするものであり、燃料が気体である。そこ
で、吸入行程でガスを吸入し、次いで圧縮すると、高圧
縮となり温度が高くなり、自己着火の現象即ちノッキン
グが発生する。しかるに、ナチュラルガスのガス燃料は
圧縮比が１２以下でないと、自己着火するものである。
また、エンジンの熱効率については、圧縮比が小さいと
熱効率が小さくなることは理論計算により明らかであ
る。従って、ガスエンジンでは、ガス燃料の自己着火を
避けて、圧縮比を如何に高くするかの課題がある。Therefore, at the present time, it is desired to improve the thermal efficiency when extracting electric energy from a gas engine. A gas engine uses natural gas as a fuel, and the fuel is a gas. Therefore, when the gas is sucked in the suction stroke and then compressed, the compression becomes high and the temperature becomes high, and the phenomenon of self-ignition, that is, knocking occurs. However, if the compression ratio of the natural gas is not less than 12, the natural gas will self-ignite.
Further, it is apparent from theoretical calculations that the thermal efficiency of the engine decreases as the compression ratio decreases. Therefore, in the gas engine, there is a problem how to avoid the self-ignition of the gas fuel and how to increase the compression ratio.
【００１０】また、コジェネレーション型エンジンで
は、ブレーキを掛けたり或いは坂道を走行したりする自
動車のエンジンの負荷変動のようには、回転速度と負荷
変動は大きくない。そこで、同一回転で負荷が変化して
も効率の良いエンジンとして電気エネルギーとしての熱
効率（η＝仕事の熱換算／燃料の熱量）を向上させるこ
とが重要である。また、オットサイクルのエンジンで
は、全負荷の時には３５％以上の熱効率を持つエンジン
では、負荷の小さい時には２５％まで熱効率が低下す
る。[0010] Further, in the cogeneration type engine, the rotational speed and the load fluctuation are not so large as the load fluctuation of the engine of an automobile which applies a brake or runs on a slope. Therefore, it is important to improve the thermal efficiency as electric energy (η = heat conversion of work / heat of fuel) as an efficient engine even if the load changes at the same rotation. Further, in the engine of the Otto cycle, when the engine has a thermal efficiency of 35% or more at full load, the thermal efficiency decreases to 25% when the load is small.
【００１１】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決することであり、気筒からの排気ガスエネルギーで
駆動される複数のターボチャージャを有し、高負荷では
両ターボチャージャのコンプレッサを利用して二段過給
を行ってブーストを上げ、部分負荷では一方のターボチ
ャージャ側に排気する気筒を休筒し、残りの気筒のエン
ジンでは全負荷とし、エンジンの負荷変動に対して高効
率を維持できる発電・電動機を持つターボチャージャを
備えた多気筒型ガスエンジンを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problem, and has a plurality of turbochargers driven by exhaust gas energy from a cylinder, and uses a compressor of both turbochargers at a high load. Boost is increased by performing two-stage supercharging, and the cylinder exhausting to one turbocharger side is deactivated at partial load, and the remaining cylinders are set to full load, maintaining high efficiency against engine load fluctuations An object of the present invention is to provide a multi-cylinder gas engine equipped with a turbocharger having a generator / motor capable of generating the electric power.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、複数の気筒内を往復運動する各ピストンの
往復運動を回転運動に変換して回転する回転軸を有する
ナチュラルガスを燃料とする多気筒型ガスエンジンにお
いて、複数の気筒の排気管を集合する排気マニホルドに
取り付けた発電・電動機を持つ第１ターボチャージャ、
他の複数の気筒の排気管を集合する排気マニホルドに取
り付けた発電・電動機を持つ第２ターボチャージャ、前
記各発電・電動機で発生した電力が供給される前記回転
軸に取り付けた誘導電動機、エンジン負荷を検出するセ
ンサー、及び該センサーの部分負荷信号に応答して前記
第１ターボチャージャ側の前記各気筒を休筒させる制御
を行うコントローラ、を有することを特徴とする発電・
電動機を持つターボチャージャを備えた多気筒型ガスエ
ンジンに関する。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is,
The present invention relates to a multi-cylinder gas engine using natural gas as a fuel, which has a rotating shaft that rotates by converting the reciprocating motion of each piston reciprocating in a plurality of cylinders into a rotating motion, and includes an exhaust pipe of the plurality of cylinders. The first turbocharger with a generator / motor mounted on the exhaust manifold to be assembled,
A second turbocharger having a generator / motor mounted on an exhaust manifold which collects exhaust pipes of a plurality of other cylinders; an induction motor mounted on the rotating shaft to which power generated by each of the generators / motors is supplied; And a controller that controls the cylinders on the first turbocharger side to be deactivated in response to a partial load signal of the sensor.
The present invention relates to a multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having an electric motor.
【００１３】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンにおいて、前記各
気筒の各吸排気弁を電磁力で駆動する電磁弁駆動装置を
有し、前記各気筒の休筒は前記各吸排気弁をピストンの
上死点で閉鎖して行うものである。In a multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having a generator / motor, an electromagnetic valve driving device for driving each intake / exhaust valve of each cylinder by an electromagnetic force is provided. The cylinder is operated by closing the intake and exhaust valves at the top dead center of the piston.
【００１４】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンにおいて、例え
ば、４気筒エンジンでは、休筒する前記各気筒を第１気
筒と第４気筒としたものである。Further, in a multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having this electric generator / motor, for example, in a four-cylinder engine, each of the cylinders to be closed is a first cylinder and a fourth cylinder.
【００１５】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンにおいて、前記第
１ターボチャージャのタービン上流側排気通路に連通し
た前記第２ターボチャージャのタービン下流側排気通路
に設けた第１制御弁、前記第２ターボチャージャの前記
タービン下流側排気通路を大気開放する排気通路に設け
た第２制御弁、前記第１ターボチャージャのコンプレッ
サの吸気ポートへの吸気通路に設けた第３制御弁、該第
３制御弁の上流側の前記吸気通路と前記第２ターボチャ
ージャのコンプレッサの吸い込み側の通路とを連通する
二段吸気通路に設けた第４制御弁、及び前記第２ターボ
チャージャの前記コンプレッサの吸い込み側の前記通路
に設けた第５制御弁を有することを特徴とする請求項１
に記載の発電・電動機を持つターボチャージャを備えた
多気筒型ガスエンジン。前記主室及び前記副室を形成す
る前記壁体、シリンダライナ及びピストンヘッドを耐熱
性に優れたセラミックスで作製したものである。Further, in the multi-cylinder gas engine provided with the turbocharger having the generator / motor, the gas turbine is provided in a turbine downstream exhaust passage of the second turbocharger which communicates with a turbine upstream exhaust passage of the first turbocharger. A first control valve, a second control valve provided in an exhaust passage that opens the turbine downstream exhaust passage of the second turbocharger to the atmosphere, and a second control valve provided in an intake passage to an intake port of a compressor of the first turbocharger. A third control valve, a fourth control valve provided in a two-stage intake passage communicating the intake passage upstream of the third control valve with a passage on the suction side of the compressor of the second turbocharger, and the second turbocharger. 2. The fuel cell system according to claim 1, further comprising a fifth control valve provided in the passage on the suction side of the compressor of the charger.
A multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having the power generation / motor described in 1). The wall, cylinder liner and piston head forming the main chamber and the sub-chamber are made of ceramics having excellent heat resistance.
【００１６】[0016]
【作用】この発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンは、上記のように
構成されており、次のように作用する。即ち、この多気
筒型ガスエンジンは、複数の気筒の排気管を集合する排
気マニホルドに取り付けた発電・電動機を持つ第１ター
ボチャージャと他の複数の気筒の排気管を集合する排気
マニホルドに取り付けた発電・電動機を持つ第２ターボ
チャージャとを有し、エンジン負荷を検出するセンサー
の部分負荷信号に応答してコントローラの指令で前記第
１ターボチャージャ側の前記各気筒を休筒させる制御を
行うので、エンジンに負荷変動が生じても高効率を維持
することができる。The multi-cylinder gas engine provided with the turbocharger having the generator / motor according to the present invention is configured as described above and operates as follows. That is, this multi-cylinder gas engine was attached to a first turbocharger having a generator / motor mounted on an exhaust manifold for collecting exhaust pipes of a plurality of cylinders and an exhaust manifold for collecting exhaust pipes of other cylinders. A second turbocharger having a generator / motor, and in response to a partial load signal of a sensor for detecting an engine load, performs control to deactivate each of the cylinders on the first turbocharger side by a command of a controller. Thus, high efficiency can be maintained even if a load change occurs in the engine.
【００１７】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンは、前記第１ター
ボチャージャと前記第２ターボチャージャの上下流側に
上記５つの制御弁を設けているので、エンジン負荷に応
じて前記各制御弁の開閉を制御することによって、熱効
率の最大領域を選定してエンジンを運転することができ
る。Further, in the multi-cylinder gas engine provided with the turbocharger having the generator / motor, the five control valves are provided on the upstream and downstream sides of the first turbocharger and the second turbocharger. By controlling the opening and closing of each control valve according to the engine load, the engine can be operated while selecting the maximum area of thermal efficiency.
【００１８】即ち、エンジン負荷が１／４負荷の時に
は、気筒を休筒させ、一部の気筒を作動することで、そ
の気筒の負担する負荷を高めて熱効率を高くすることに
よってエンジンの熱効率を効果的に向上させることがで
きる。また、エンジンが部分負荷の時には、一部の気筒
を休筒させることで、他の気筒が負担する負荷が大きく
なり、その気筒に連結した一方のターボチャージャがフ
ル回転することになり、熱効率は大きくなり、ターボチ
ャージャで発生する電気エネルギーが最大限に取り出さ
れることになる。負荷が定格以上のオーバロードした場
合には、２つのターボチャージャをフル回転させてブー
ストを上げてエネルギーを吸収して効率良く作動する。
また、エンジンでは、燃焼の順序が、クランクシャフト
のねじりが発生しないように、第１気筒−第３気筒−第
４気筒−第２気筒であるから、組にするのは第１気筒と
第４気筒の組と、第２気筒と第３気筒の組とが好ましい
ことになる。That is, when the engine load is a 1/4 load, the cylinders are deactivated and some of the cylinders are operated, thereby increasing the load borne by the cylinders and increasing the thermal efficiency, thereby increasing the thermal efficiency of the engine. It can be improved effectively. In addition, when the engine is at partial load, deactivating some of the cylinders increases the load borne by other cylinders, causing one of the turbochargers connected to that cylinder to rotate at full speed, and the thermal efficiency is reduced. As a result, the electric energy generated by the turbocharger is extracted to the maximum. When the load is overloaded beyond the rating, the two turbochargers are rotated at full speed to increase the boost, absorb energy, and operate efficiently.
In the engine, the order of combustion is the first cylinder-third cylinder-fourth cylinder-second cylinder so that the crankshaft is not twisted, so that the first cylinder and the fourth cylinder are combined. A set of cylinders and a set of second and third cylinders would be preferred.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による発電
・電動機を持つターボチャージャを備えた多気筒型ガス
エンジンの実施例を説明する。図１はこの発明による多
気筒型ガスエンジンの一実施例を示す説明図、図４は図
１の多気筒型ガスエンジンに組み込んだターボチャージ
ャを示す説明図、及び図５はこの多気筒型ガスエンジン
の作動の一実施例を示す説明図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having a generator / motor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a multi-cylinder gas engine according to the present invention, FIG. 4 is an explanatory view showing a turbocharger incorporated in the multi-cylinder gas engine of FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing one embodiment of the operation of the engine.
【００２０】図示のように、ナチュラルガスを燃料とす
る多気筒型ガスエンジンは、四気筒型ガスエンジンの一
例が示されており、複数の気筒、即ち、第１気筒４１、
第２気筒４２、第３気筒４３及び第４気筒４４を有して
いる。この多気筒型ガスエンジンは、各気筒内を往復運
動する各ピストン１５の往復運動をコンロッド及びクラ
ンクシャフトを介して回転運動に変換して回転する回転
軸６６、及び回転軸６６に取り付けた誘導電動機７２を
有している。更に、この多気筒型ガスエンジンは、第１
気筒４１と第４気筒４４の排気通路５９を集合する排気
マニホルド５３に取り付けた発電・電動機４９を持つ第
１ターボチャージャ４５、及び第２気筒４２と第３気筒
４３の排気通路５７を集合する排気マニホルド５８に取
り付けた発電・電動機５０を持つ第２ターボチャージャ
４６を備えている。また、各発電・電動機４９，５０で
発生した電力は、発電機或いは誘導電動機７２の磁界を
作るため、誘導電動機７２のステータ７３に供給されて
消費されるように構成されている。As shown in the figure, a multi-cylinder gas engine using natural gas as a fuel is an example of a four-cylinder gas engine, and has a plurality of cylinders, that is, a first cylinder 41,
It has a second cylinder 42, a third cylinder 43, and a fourth cylinder 44. This multi-cylinder gas engine includes a rotary shaft 66 that converts the reciprocating motion of each piston 15 reciprocating in each cylinder into a rotary motion via a connecting rod and a crankshaft, and an induction motor mounted on the rotary shaft 66. 72. Further, this multi-cylinder gas engine has a first
A first turbocharger 45 having a generator / motor 49 attached to an exhaust manifold 53 that collects the exhaust passages 59 of the cylinder 41 and the fourth cylinder 44, and an exhaust gas that collects the exhaust passages 57 of the second cylinder 42 and the third cylinder 43. A second turbocharger 46 having a generator / motor 50 mounted on a manifold 58 is provided. Further, the electric power generated by each of the generators / motors 49 and 50 is configured to be supplied to and consumed by the stator 73 of the induction motor 72 to generate a magnetic field of the generator or the induction motor 72.
【００２１】この多気筒型ガスエンジンは、各気筒４
１，４２，４３，４４の各吸排気弁２０，３２を電磁力
で駆動する電磁弁駆動装置を有している。この多気筒型
ガスエンジンでは、エンジン負荷を検出するセンサー７
４、及び該センサー７４の部分負荷信号に応答して第１
ターボチャージャ４５側の第１気筒４１と第４気筒４４
を休筒させる制御を行うコントローラ７５を有してい
る。そして、第１気筒４１と第４気筒４４の休筒は、各
吸排気弁２０，３２をピストンの上死点で閉鎖するよう
に設定されている。This multi-cylinder gas engine has four cylinders 4
An electromagnetic valve driving device for driving each of the intake / exhaust valves 20, 32 of 1, 42, 43, 44 by an electromagnetic force is provided. In this multi-cylinder gas engine, a sensor 7 for detecting an engine load is used.
4 and the first in response to the partial load signal of the sensor 74.
The first cylinder 41 and the fourth cylinder 44 on the turbocharger 45 side
Is provided with a controller 75 for controlling the cylinder to be closed. The closed cylinders of the first cylinder 41 and the fourth cylinder 44 are set so that the intake and exhaust valves 20, 32 are closed at the top dead center of the piston.
【００２２】この多気筒型ガスエンジンは、第１ターボ
チャージャ４５のタービン４７の上流側の排気通路５９
に連通した第２ターボチャージャ４６のタービン５２の
下流側の排気通路７０に設けた第１制御弁６１、第２タ
ーボチャージャ４６のタービン４２の下流側の排気通路
７０を大気開放する排気通路７１に設けた第２制御弁６
２、第１ターボチャージャ４５のコンプレッサ４８の吸
気ポート２５への吸気通路５４に設けた第３制御弁６
３、該第３制御弁６３の上流側の吸気通路５４と第２タ
ーボチャージャ４６のコンプレッサ５１の吸い込み側の
吸気通路５６とを連通する二段吸気通路５５に設けた第
４制御弁６４、及び第２ターボチャージャ４６のコンプ
レッサ５１の吸い込み側の吸気通路５６に設けた第５制
御弁６５を有している。The multi-cylinder gas engine has an exhaust passage 59 upstream of the turbine 47 of the first turbocharger 45.
The first control valve 61 provided in the exhaust passage 70 downstream of the turbine 52 of the second turbocharger 46 communicating with the exhaust passage 71 that opens the exhaust passage 70 downstream of the turbine 42 of the second turbocharger 46 to the atmosphere. Second control valve 6 provided
2. a third control valve 6 provided in the intake passage 54 to the intake port 25 of the compressor 48 of the first turbocharger 45;
3. a fourth control valve 64 provided in a two-stage intake passage 55 that connects the intake passage 54 upstream of the third control valve 63 and the intake passage 56 of the second turbocharger 46 on the suction side of the compressor 51; The second turbocharger 46 has a fifth control valve 65 provided in the intake passage 56 on the suction side of the compressor 51.
【００２３】この多気筒型ガスエンジンは、次のように
作動させることができる。図５に示すように、定格１と
しては、１／４負荷以下の場合には、第２気筒４２と第
３気筒４３を作動し、第１気筒４１と第４気筒４４を休
筒する。そして、第１制御弁６１、第３制御弁６３及び
第４制御弁６４を閉鎖し、また、第２制御弁６２及び第
５制御弁６５を開放する。それによって、第２ターボチ
ャージャ４６のみが作動し、第１ターボチャージャ４５
は非作動状態になる。そして、排気ガスは排気通路５７
及び排気マニホルド５８を通って第２ターボチャージャ
４６のタービン５２へ送り込まれ、タービン５２を駆動
して第２制御弁６２を通って排気通路７１から排気され
る。タービン５２の駆動によって排気ガスが有するエネ
ルギーは発電・電動機５０で電気エネルギーとして回収
され、その電力は誘導電動機７２の磁界を作るための電
力として消費される。また、タービン５２の駆動によっ
て吸入空気は、吸気通路５６及び第５制御弁６５を通っ
て第２ターボチャージャ４６のコンプレッサ５１で過給
され、該過給気は吸気通路５４から吸気マニホルド６７
及び吸気ポート２５を通って第２気筒４２と第３気筒４
３に供給される。従って、第２気筒４２と第３気筒４３
の負荷の分担分が大きくなり、熱効率は有効に向上させ
ることができると共に、排気ガスエネルギーは有効に回
収される。This multi-cylinder gas engine can be operated as follows. As shown in FIG. 5, when the rating 1 is 1/4 load or less, the second cylinder 42 and the third cylinder 43 are operated, and the first cylinder 41 and the fourth cylinder 44 are closed. Then, the first control valve 61, the third control valve 63, and the fourth control valve 64 are closed, and the second control valve 62 and the fifth control valve 65 are opened. As a result, only the second turbocharger 46 operates and the first turbocharger 45
Becomes inactive. Then, the exhaust gas is discharged to the exhaust passage 57.
Then, the gas is sent to the turbine 52 of the second turbocharger 46 through the exhaust manifold 58, and the turbine 52 is driven to be exhausted from the exhaust passage 71 through the second control valve 62. The energy of the exhaust gas is recovered as electric energy by the generator / motor 50 by driving the turbine 52, and the electric power is consumed as electric power for generating a magnetic field of the induction motor 72. In addition, the intake air is supercharged by the compressor 51 of the second turbocharger 46 through the intake passage 56 and the fifth control valve 65 by the drive of the turbine 52, and the supercharged air flows from the intake passage 54 to the intake manifold 67.
And through the intake port 25, the second cylinder 42 and the third cylinder 4
3 is supplied. Therefore, the second cylinder 42 and the third cylinder 43
In this case, the share of the load is increased, the thermal efficiency can be effectively improved, and the exhaust gas energy can be effectively recovered.
【００２４】次に、定格２としては、１／４〜３／４負
荷の場合には、第２気筒４２と第３気筒４３を作動し、
第１気筒４１と第４気筒４４を休筒する。そして、１／
４〜２／４負荷の時、第１制御弁６１、第３制御弁６３
及び第４制御弁６４を閉鎖し、また、第２制御弁６２及
び第５制御弁６５を開放する。それによって、第２ター
ボチャージャ４６のみが作動し、第１ターボチャージャ
４５は非作動状態になる。そして、排気ガスは排気通路
５７及び排気マニホルド５８を通って第２ターボチャー
ジャ４６のタービン５２へ送り込まれ、タービン５２を
駆動して第２制御弁６２を通って排気通路７１から排気
される。タービン５２の駆動によって排気ガスが有する
エネルギーは発電・電動機５０で電気エネルギーとして
回収され、その電力は誘導電動機７２の磁界を作るため
の電力として消費される。また、タービン５２の駆動に
よって吸入空気は、吸気通路５６及び第５制御弁６５を
通って第２ターボチャージャ４６のコンプレッサ５１で
過給され、該過給気は吸気通路５４から吸気マニホルド
６７及び吸気ポート２５を通って第２気筒４２と第３気
筒４３に供給されると共に、排気ガスエネルギーは有効
に回収される。Next, as the rating 2, when the load is 1/4 to 3/4, the second cylinder 42 and the third cylinder 43 are operated.
The first cylinder 41 and the fourth cylinder 44 are closed. And 1 /
When the load is 4 to 2/4, the first control valve 61 and the third control valve 63
And the fourth control valve 64 is closed, and the second control valve 62 and the fifth control valve 65 are opened. As a result, only the second turbocharger 46 operates, and the first turbocharger 45 enters a non-operation state. Then, the exhaust gas is sent to the turbine 52 of the second turbocharger 46 through the exhaust passage 57 and the exhaust manifold 58, drives the turbine 52, and is exhausted from the exhaust passage 71 through the second control valve 62. The energy of the exhaust gas is recovered by the generator / motor 50 as electric energy by driving the turbine 52, and the power is consumed as power for generating a magnetic field of the induction motor 72. In addition, the drive of the turbine 52 causes the intake air to be supercharged by the compressor 51 of the second turbocharger 46 through the intake passage 56 and the fifth control valve 65, and the supercharged air is supplied from the intake passage 54 to the intake manifold 67 and the intake manifold 67. While being supplied to the second cylinder 42 and the third cylinder 43 through the port 25, the exhaust gas energy is effectively recovered.
【００２５】定格２における２／４〜３／４負荷の時、
排気ガスエネルギーはある程度大きいので、排気ガスエ
ネルギーからエネルギーを回収するため、第１ターボチ
ャージャ４５及び第２ターボチャージャ４６は作動状態
にする。この時、第２制御弁６２、第３制御弁６３及び
第４制御弁６４を閉鎖し、また、第１制御弁６１及び第
５制御弁６５を開放する。それによって、第２ターボチ
ャージャ４６はコンプレッサ５１を駆動するが、第１タ
ーボチャージャ４５はコンプレッサ４８を駆動せず、発
電・電動機４９で電気エネルギーを回収するエネルギー
回収装置として機能する。そして、排気ガスは、排気通
路５７及び排気マニホルド５８を通って第２ターボチャ
ージャ４６のタービン５２へ送り込まれ、タービン５２
を駆動する。タービン５２の駆動によって排気ガスが有
するエネルギーは発電・電動機５０で電気エネルギーと
して回収され、その電力は誘導電動機７２の磁界を作る
ための電力として消費される。また、タービン５２から
排気された排気ガスは、排気通路７０、第１制御弁６
１、排気通路５９及び排気マニホルド５３を通って第１
ターボチャージャ４５のタービン４７に送り込まれて排
気される。タービン４７の駆動によって排気ガスが有す
るエネルギーは発電・電動機４９で電気エネルギーとし
て回収され、その電力は誘導電動機７２の磁界を作るた
めの電力として消費される。また、タービン５２の駆動
によって吸入空気は第２ターボチャージャ４６のコンプ
レッサ５１で過給され、該過給気は吸気通路５４を通っ
て吸気マニホルド６７から吸気ポート２５を通って第２
気筒４２と第３気筒４３に供給される。従って、第２気
筒４２と第３気筒４３の負荷の分担分が大きくなり、熱
効率は有効に向上させられると共に、排気ガスエネルギ
ーは有効に回収される。When the load is 2/4 to 3/4 in the rating 2,
Since the exhaust gas energy is large to some extent, the first turbocharger 45 and the second turbocharger 46 are activated to recover energy from the exhaust gas energy. At this time, the second control valve 62, the third control valve 63, and the fourth control valve 64 are closed, and the first control valve 61 and the fifth control valve 65 are opened. Thereby, the second turbocharger 46 drives the compressor 51, but the first turbocharger 45 does not drive the compressor 48, and functions as an energy recovery device that recovers electric energy by the power generation / motor 49. Then, the exhaust gas is sent to the turbine 52 of the second turbocharger 46 through the exhaust passage 57 and the exhaust manifold 58, and
Drive. The energy of the exhaust gas is recovered by the generator / motor 50 as electric energy by driving the turbine 52, and the power is consumed as power for generating a magnetic field of the induction motor 72. The exhaust gas exhausted from the turbine 52 is supplied to the exhaust passage 70 and the first control valve 6.
1. The first through the exhaust passage 59 and the exhaust manifold 53
The air is sent to the turbine 47 of the turbocharger 45 and exhausted. By driving the turbine 47, the energy of the exhaust gas is recovered as electric energy by the electric generator / motor 49, and the electric power is consumed as electric power for creating a magnetic field of the induction motor 72. In addition, the intake air is supercharged by the compressor 51 of the second turbocharger 46 by the drive of the turbine 52, and the supercharged air passes through the intake passage 54 from the intake manifold 67 through the intake port 25 to the second turbocharger.
It is supplied to the cylinder 42 and the third cylinder 43. Accordingly, the load sharing between the second cylinder 42 and the third cylinder 43 is increased, and the thermal efficiency is effectively improved, and the exhaust gas energy is effectively recovered.
【００２６】また、定格３としては、３／４〜５／４負
荷の場合には、第１気筒４１、第２気筒４２、第３気筒
４３及び第４気筒４４を作動する。そして、第１制御弁
６１及び第４制御弁６４を閉鎖し、また、第２制御弁６
２、第３制御弁６３及び第５制御弁６５を開放する。そ
れによって、第１ターボチャージャ４５と第２ターボチ
ャージャ４６とはそれぞれ独立して作動状態になる。そ
して、第１気筒４１及び第４気筒４４からの排気ガス
は、排気通路５９及び排気マニホルド５３を通って第１
ターボチャージャ４５のタービン４７へ送り込まれ、タ
ービン４７を駆動して排気される。タービン４７の駆動
によって排気ガスが有するエネルギーは発電・電動機４
９で電気エネルギーとして回収され、その電力は誘導電
動機７２の磁界を作るための電力として消費される。ま
た、タービン４７の駆動によって吸入空気は第１ターボ
チャージャ４５のコンプレッサ４８で過給され、該過給
気は吸気通路５４を通って吸気マニホルド６７から吸気
ポート２５を通って各気筒に供給される。また、第２気
筒４２及び第３気筒４３からの排気ガスは、排気通路５
７及び排気マニホルド５８を通って第２ターボチャージ
ャ４６のタービン５２へ送り込まれ、タービン５２を駆
動して第２制御弁６２及び排気通路７１を通って排気さ
れる。タービン５２の駆動によって排気ガスが有するエ
ネルギーは発電・電動機５０で電気エネルギーとして回
収され、その電力は誘導電動機７２の磁界を作るための
電力として消費される。また、タービン５２の駆動によ
って吸入空気は吸気通路５６及び第５制御弁６５を通っ
て第２ターボチャージャ４６のコンプレッサ５１で過給
され、該過給気は吸気通路５４を通って吸気マニホルド
６７から吸気ポート２５を通って各気筒に供給される。
従って、この多気筒型ガスエンジンの熱効率は有効に向
上させることができると共に、排気ガスエネルギーは有
効に回収される。When the load is 3/4 to 5/4, the first cylinder 41, the second cylinder 42, the third cylinder 43, and the fourth cylinder 44 are operated. Then, the first control valve 61 and the fourth control valve 64 are closed, and the second control valve 6
2. The third control valve 63 and the fifth control valve 65 are opened. Thereby, the first turbocharger 45 and the second turbocharger 46 are independently operated. The exhaust gas from the first cylinder 41 and the fourth cylinder 44 passes through the exhaust passage 59 and the exhaust manifold 53, and
The gas is sent to the turbine 47 of the turbocharger 45 and is driven to exhaust the turbine 47. The energy of the exhaust gas generated by driving the turbine 47 is generated by the power generation / motor 4.
At 9, it is recovered as electric energy, and the electric power is consumed as electric power for creating a magnetic field of the induction motor 72. In addition, the intake air is supercharged by the compressor 48 of the first turbocharger 45 by the drive of the turbine 47, and the supercharged air is supplied to each cylinder from the intake manifold 67 through the intake passage 54 through the intake port 25 through the intake passage 54. . The exhaust gas from the second cylinder 42 and the third cylinder 43 is supplied to the exhaust passage 5
The exhaust gas is sent to the turbine 52 of the second turbocharger 46 through the exhaust gas manifold 7 and the exhaust manifold 58, and is exhausted through the second control valve 62 and the exhaust passage 71 by driving the turbine 52. The energy of the exhaust gas is recovered as electric energy by the generator / motor 50 by driving the turbine 52, and the electric power is consumed as electric power for generating a magnetic field of the induction motor 72. In addition, the intake air is supercharged by the compressor 51 of the second turbocharger 46 through the intake passage 56 and the fifth control valve 65 by the drive of the turbine 52, and the supercharged air passes through the intake passage 54 from the intake manifold 67. The air is supplied to each cylinder through the intake port 25.
Therefore, the thermal efficiency of the multi-cylinder gas engine can be effectively improved, and the exhaust gas energy is effectively recovered.
【００２７】定格４としては、５／４〜６／４負荷のオ
ーバドライブの場合には、第１気筒４１、第２気筒４
２、第３気筒４３及び第４気筒４４を作動する。そし
て、第１制御弁６１、第３制御弁６３及び第５制御弁６
５を閉鎖し、また、第２制御弁６２及び第４制御弁６４
を開放する。それによって、第１ターボチャージャ４５
と第２ターボチャージャ４６とは作動状態になる。そし
て、第１気筒４１及び第４気筒４４からの排気ガスは、
排気通路５９及び排気マニホルド５３を通って第１ター
ボチャージャ４５のタービン４７へ送り込まれ、タービ
ン４７を駆動して排気される。タービン４７の駆動によ
って排気ガスが有するエネルギーは発電・電動機４９で
電気エネルギーとして回収され、その電力は誘導電動機
７２の磁界を作るための電力として消費される。また、
第２気筒４２及び第３気筒４３からの排気ガスは、排気
通路５７及び排気マニホルド５８を通って第２ターボチ
ャージャ４６のタービン５２へ送り込まれ、タービン５
２を駆動して第２制御弁６２及び排気通路７１を通って
排気される。タービン５２の駆動によって排気ガスが有
するエネルギーは発電・電動機５０で電気エネルギーと
して回収され、その電力は誘導電動機７２の磁界を作る
ための電力として消費される。更に、タービン４７の駆
動によって吸入空気は第１ターボチャージャ４５のコン
プレッサ４８で過給され、該過給気は吸気通路５４、第
４制御弁６４、二段吸気通路５５及び吸気通路５６から
第２ターボチャージャ４６のコンプレッサ５１で二段過
給され、ブーストを上昇させて過給気は吸気通路５４を
通って吸気マニホルド６７から吸気ポート２５を通って
各気筒に供給される。従って、この多気筒型ガスエンジ
ンは、オーバロードの負荷に見合ってブーストが上げら
れ、その熱効率は、有効に向上させることができると共
に、排気ガスエネルギーは有効に回収される。In the case of overdrive with a load of 5/4 to 6/4, the first cylinder 41 and the second cylinder 4
2. The third cylinder 43 and the fourth cylinder 44 are operated. Then, the first control valve 61, the third control valve 63, and the fifth control valve 6
5, the second control valve 62 and the fourth control valve 64
To release. Thereby, the first turbocharger 45
And the second turbocharger 46 are activated. And the exhaust gas from the first cylinder 41 and the fourth cylinder 44 is
The gas is sent to the turbine 47 of the first turbocharger 45 through the exhaust passage 59 and the exhaust manifold 53, and is driven to exhaust the turbine 47. By driving the turbine 47, the energy of the exhaust gas is recovered as electric energy by the electric generator / motor 49, and the electric power is consumed as electric power for creating a magnetic field of the induction motor 72. Also,
Exhaust gas from the second cylinder 42 and the third cylinder 43 is sent to the turbine 52 of the second turbocharger 46 through an exhaust passage 57 and an exhaust manifold 58, and the turbine 5
2 is exhausted through the second control valve 62 and the exhaust passage 71. The energy of the exhaust gas is recovered by the generator / motor 50 as electric energy by driving the turbine 52, and the power is consumed as power for generating a magnetic field of the induction motor 72. Further, by driving the turbine 47, the intake air is supercharged by the compressor 48 of the first turbocharger 45, and the supercharged air is supplied from the intake passage 54, the fourth control valve 64, the two-stage intake passage 55, and the intake passage 56 to the second The two-stage supercharged by the compressor 51 of the turbocharger 46, the boost is increased, and the supercharged air is supplied to each cylinder through the intake passage 54 from the intake manifold 67 through the intake passage 54. Therefore, in this multi-cylinder gas engine, the boost is increased in accordance with the overload load, the thermal efficiency can be effectively improved, and the exhaust gas energy is effectively recovered.
【００２８】この多気筒型ガスエンジンは、必ずしも遮
熱型ガスエンジンを組み込む必要はないが、この実施例
では、図２及び図３に示すように、副室２を備えたナチ
ュラルガスを燃料とする遮熱型ガスエンジンを用いた例
について説明する。図２はこの多気筒型ガスエンジンに
組み込んだ遮熱型ガスエンジンの一実施例を示す断面図
である。図３は図２の線Ａ−Ａにおける断面図である。
この遮熱型ガスエンジンは、シリンダブロック１４、シ
リンダブロック１４に固定されたシリンダヘッド７、シ
リンダヘッド７に形成された吸気ポート２５、吸気ポー
ト２５に配置された吸気弁２０、シリンダヘッド７に形
成された排気ポート３１、排気ポート３１に配置された
排気弁３２、シリンダヘッド７に形成した穴部１９に配
置した遮熱構造の壁体３で形成した副室２、シリンダブ
ロック１４に形成した孔部２１に嵌合したシリンダライ
ナ２２、該シリンダライナ２２に形成したシリンダ１８
内を往復運動するピストン１５、シリンダ１８側に形成
される遮熱構造の主室１、及び主室１と副室２とを連通
する壁体３に形成した連絡孔３０を有している。This multi-cylinder gas engine does not necessarily need to incorporate a heat shield type gas engine, but in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, natural gas having a sub-chamber 2 is used as fuel. An example using a heat shielding type gas engine will be described. FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of a heat shield type gas engine incorporated in this multi-cylinder gas engine. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG.
The heat shield type gas engine includes a cylinder block 14, a cylinder head 7 fixed to the cylinder block 14, an intake port 25 formed in the cylinder head 7, an intake valve 20 disposed in the intake port 25, and a cylinder head 7. Exhaust port 31, an exhaust valve 32 disposed at the exhaust port 31, a sub-chamber 2 formed by a wall 3 of a heat shielding structure disposed at a hole 19 formed at the cylinder head 7, and a hole formed at the cylinder block 14. A cylinder liner 22 fitted to the portion 21 and a cylinder 18 formed on the cylinder liner 22
It has a piston 15 reciprocating in the inside, a main chamber 1 of a heat shielding structure formed on the cylinder 18 side, and a communication hole 30 formed in a wall 3 communicating the main chamber 1 and the sub-chamber 2.
【００２９】この遮熱型ガスエンジンにおいて、主室１
はシリンダヘッド７に形成した穴部９に嵌合した壁体で
あるヘッドライナ１０で形成されている。ヘッドライナ
１０は、シリンダ１８の一部を構成するライナ上部２８
とヘッド下面部１１から構成されている。ヘッド下面部
１１の上面には、副室２を構成する壁体３が一体的に形
成されている。壁体３は、シリンダヘッド７の穴部１９
に嵌合した上部壁体１２と下部壁体１３から構成されて
いる。ヘッド下面部１１には、吸排気弁２０，３２のバ
ルブシート２６と連絡孔弁４のバルブシート２４が形成
されている。In this heat shield type gas engine, the main chamber 1
Is formed by a head liner 10 which is a wall fitted into a hole 9 formed in the cylinder head 7. The headliner 10 has a liner upper part 28 which forms a part of the cylinder 18.
And a head lower surface 11. On the upper surface of the head lower surface 11, a wall 3 constituting the sub chamber 2 is integrally formed. The wall 3 has a hole 19 in the cylinder head 7.
An upper wall body 12 and a lower wall body 13 fitted to each other. A valve seat 26 for the intake / exhaust valves 20 and 32 and a valve seat 24 for the communication hole valve 4 are formed on the lower surface 11 of the head.
【００３０】この遮熱型ガスエンジンにおいて、燃料と
してのナチュラルガスを収容した燃料タンク２７、燃料
タンク２７からのナチュラルガスを蓄圧する蓄圧室６、
蓄圧室６のナチュラルガスを燃料入口２３から副室２に
供給するため、副室２と蓄圧室６を連通する燃料通路
８、主室１と副室２とを連通する連絡孔３０に配置した
連絡孔弁４、燃料入口２３に配置して吸入行程に開放し
て副室２にナチュラルガスを供給する燃料弁５を有して
いる。In this heat shield type gas engine, a fuel tank 27 containing natural gas as fuel, a pressure accumulation chamber 6 for accumulating natural gas from the fuel tank 27,
In order to supply the natural gas in the accumulator 6 from the fuel inlet 23 to the sub-chamber 2, the gas is disposed in the fuel passage 8 communicating the sub-chamber 2 and the accumulator 6, and the communication hole 30 communicating the main chamber 1 and the sub-chamber 2. A communication hole valve 4 is provided at the fuel inlet 23 and has a fuel valve 5 which is opened in the suction stroke and supplies natural gas to the sub-chamber 2.
【００３１】また、連絡孔３０の領域では、燃焼ガスで
高温になるため、連絡孔３０に配置した連絡孔弁４は高
温強度を有する耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素
等のセラミックスから製作されている。燃料弁５は、電
磁力で開閉される電磁駆動バルブであり、エンジン負荷
に応じて開弁期間が決定されている。燃料弁５が燃料入
口２３を開放することによって、ナチュラルガスである
ガス燃料が蓄圧室６から必要量だけ副室２に供給され
る。ピストン１５は、耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセ
ラミックスから成るピストンヘッド１６と、ピストンヘ
ッド１６に結合リング２９でメタルフローによって固定
したピストンスカート１７から構成されている。In the area of the communication hole 30, since the temperature becomes high due to the combustion gas, the communication hole valve 4 arranged in the communication hole 30 is made of ceramics such as silicon nitride and silicon carbide having high temperature strength and excellent heat resistance. Have been. The fuel valve 5 is an electromagnetically driven valve that is opened and closed by an electromagnetic force, and the valve opening period is determined according to the engine load. When the fuel valve 5 opens the fuel inlet 23, a necessary amount of natural gas, ie, gas fuel, is supplied from the accumulator 6 to the sub-chamber 2. The piston 15 includes a piston head 16 made of ceramics such as silicon nitride having excellent heat resistance, and a piston skirt 17 fixed to the piston head 16 by a metal ring using a coupling ring 29.
【００３２】主室１を形成する壁体であるヘッドライナ
１０、副室２を形成する壁体３を構成する上部壁体１２
と下部壁体１３、シリンダライナ２２及びピストンヘッ
ド１６は、耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセラミックス
で作製されている。従って、燃焼後期のガス温度が高く
なっても十分な強度を有し、未燃炭化水素ＨＣ等の排出
が少なくなり、高効率エンジンを達成できる。The headliner 10 is a wall forming the main chamber 1, and the upper wall 12 is a wall 3 forming the subchamber 2.
The lower wall 13, the cylinder liner 22, and the piston head 16 are made of ceramics such as silicon nitride having excellent heat resistance. Therefore, even if the gas temperature in the latter stage of combustion increases, the gas has sufficient strength, the emission of unburned hydrocarbons HC and the like is reduced, and a highly efficient engine can be achieved.
【００３３】この遮熱型ガスエンジンは、上記のように
構成されており、次のように作動される。この遮熱型ガ
スエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気
行程の４つの行程を順次繰り返すことによって作動され
るものであり、まず、吸入行程では、吸気弁２０が吸気
ポート２５を開放して主室１に吸入空気が供給され、連
絡孔弁４によって連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料弁５
を開放して燃料通路８を通じて蓄圧室６から副室２にナ
チュラルガスの燃料が供給される。この時、副室２に
は、燃焼後の排気ガスが残留しているので、蓄圧室６か
らのガス燃料が導入されると、ガス燃料は受熱して副室
２内で活性化する。This heat shield type gas engine is configured as described above, and operates as follows. The heat shield type gas engine is operated by sequentially repeating four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. First, in the intake stroke, the intake valve 20 opens the intake port 25. Then, the intake air is supplied to the main chamber 1 and the fuel valve 5 is closed with the communication hole 30 closed by the communication hole valve 4.
And natural gas fuel is supplied from the accumulator 6 to the sub-chamber 2 through the fuel passage 8. At this time, since the exhaust gas after combustion remains in the sub-chamber 2, when the gas fuel from the accumulator 6 is introduced, the gas fuel receives heat and is activated in the sub-chamber 2.
【００３４】次に、この遮熱型ガスエンジンにおいて、
圧縮行程では、連絡孔バルブ４によって連絡孔３０を閉
鎖しておき、主室１での吸入空気の圧縮圧力を大きくす
る。次いで、圧縮行程終盤で連絡孔弁４が連絡孔３０を
開放し、連絡孔３０を通じて高圧縮で高温化した空気を
主室１から副室２へ流入させ、該吸入空気は活性化した
ガス燃料と混合を促進して着火燃焼し、燃焼が急速に進
展して副室２の火炎が主室１へ噴出し、膨張行程へ移行
し、主室１に存在する新気と混合を促進して短期間に燃
焼を完結する。この膨張行程では、連絡孔３０の開放状
態を維持して副室２から主室１へ火炎を噴出させて仕事
をさせ、排気行程終了付近で連絡孔３０を閉鎖する。Next, in this heat shield type gas engine,
In the compression stroke, the communication hole 30 is closed by the communication hole valve 4 to increase the compression pressure of the intake air in the main chamber 1. Next, at the end of the compression stroke, the communication hole valve 4 opens the communication hole 30, and high-compression and high-temperature air flows from the main chamber 1 into the sub-chamber 2 through the communication hole 30, and the intake air is activated gas fuel. To promote ignition and combustion, the combustion progresses rapidly, and the flame of the sub-chamber 2 blows out to the main chamber 1, moves to the expansion stroke, and promotes mixing with fresh air existing in the main chamber 1. Complete combustion in a short time. In this expansion stroke, the communication hole 30 is kept open and a flame is blown from the sub chamber 2 to the main chamber 1 to perform work, and the communication hole 30 is closed near the end of the exhaust stroke.
【００３５】この遮熱型ガスエンジンは、上記のよう
に、副室２に連絡孔３０と燃料入口２３を設け、ナチュ
ラルガスを溜めた燃料タンク２７からのナチュラルガス
を蓄圧室６に蓄圧し、該蓄圧室６のナチュラルガスを連
絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した状態で燃料入口２３か
ら副室２内に供給し、また吸気ポート２５から主室１へ
吸入した吸入空気を連絡孔弁４で連絡孔３０を閉鎖した
状態で副室２には吸入空気が供給されない状態でピスト
ン１５の上昇の圧縮行程で圧縮されるので、吸入空気が
主室１内で高圧縮比になっても副室２内に供給された燃
料が自己着火することなく、ノッキングが発生すること
がない。また、連絡孔弁４が連絡孔３０を開放すること
で、主室１から高圧縮比の吸入空気が副室２に流入して
燃料ガスと吸入空気とが混合して着火し、当量比の大き
い燃料リッチな状態で高速燃焼してＮＯX の発生が抑制
される。更に、燃焼後の排気ガスを含んだ副室２には、
蓄圧室６からのガス燃料が導入され、該ガス燃料は受熱
して活性化する。In this heat shield type gas engine, as described above, the communication hole 30 and the fuel inlet 23 are provided in the sub chamber 2, and the natural gas from the fuel tank 27 storing the natural gas is accumulated in the accumulator 6; The natural gas in the pressure accumulating chamber 6 is supplied from the fuel inlet 23 into the sub-chamber 2 with the communication hole 30 closed by the communication hole valve 4, and the intake air sucked into the main chamber 1 from the intake port 25 is connected to the communication hole valve. In a state where the communication hole 30 is closed and the intake air is not supplied to the sub-chamber 2 in the state where the intake air is supplied to the sub-chamber 2, the piston 15 is compressed in the upward compression stroke. The fuel supplied into the sub-chamber 2 does not self-ignite and knocking does not occur. When the communication hole valve 4 opens the communication hole 30, the intake air with a high compression ratio flows from the main chamber 1 into the sub-chamber 2 and the fuel gas and the intake air are mixed and ignited. generation of the NO X is suppressed at high burn in large fuel-rich conditions. Furthermore, the sub-chamber 2 containing the exhaust gas after combustion is
Gas fuel from the accumulator 6 is introduced, and the gas fuel receives heat and is activated.
【００３６】[0036]
【発明の効果】この発明による発電・電動機を持つター
ボチャージャを備えた多気筒型ガスエンジンは、上記の
ように構成されており、次のような効果を有する。即
ち、この多気筒型ガスエンジンは、複数の気筒の排気管
を集合する排気マニホルドに取り付けた発電・電動機を
持つ第１ターボチャージャと他の複数の気筒の排気管を
集合する排気マニホルドに取り付けた発電・電動機を持
つ第２ターボチャージャとを有し、エンジン負荷を検出
するセンサーの部分負荷信号に応答してコントローラの
指令で前記第１ターボチャージャ側の前記各気筒を休筒
させる制御を行うので、エンジンに負荷変動が生じても
高効率を維持することができる。The multi-cylinder gas engine provided with the turbocharger having the generator / motor according to the present invention is configured as described above and has the following effects. That is, this multi-cylinder gas engine was attached to a first turbocharger having a generator / motor mounted on an exhaust manifold for collecting exhaust pipes of a plurality of cylinders and an exhaust manifold for collecting exhaust pipes of other cylinders. A second turbocharger having a generator / motor, and in response to a partial load signal of a sensor for detecting an engine load, performs control to deactivate each of the cylinders on the first turbocharger side by a command of a controller. Thus, high efficiency can be maintained even if a load change occurs in the engine.
【００３７】また、この発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンは、前記第１ター
ボチャージャと前記第２ターボチャージャの上下流側に
上記５つの制御弁を設けているので、エンジン負荷に応
じて前記各制御弁の開閉を制御することによって、熱効
率の最大領域を選定してエンジンを運転することができ
る。In the multi-cylinder gas engine provided with the turbocharger having the generator / motor, the five control valves are provided on the upstream and downstream sides of the first turbocharger and the second turbocharger. By controlling the opening and closing of each control valve according to the engine load, the engine can be operated while selecting the maximum area of thermal efficiency.
【００３８】また、この多気筒型ガスエンジンは、前記
各気筒の各吸排気弁を電磁力で駆動する電磁弁駆動装置
を有し、前記各気筒の休筒は前記各吸排気弁をピストン
の上死点で閉鎖して行うので、休筒する気筒に対して無
駄仕事をさせることがなく、熱効率を向上させることが
できる。また、休筒する前記各気筒は第１気筒と第４気
筒に設定することによって、エンジンの駆動バランスを
最適状態にでき、クランクシャフトに捩じり等を発生さ
せることがなく、エンジンをスムースに運転することが
できる。Further, the multi-cylinder gas engine has an electromagnetic valve driving device for driving each intake / exhaust valve of each cylinder by an electromagnetic force, and the closed cylinder of each cylinder connects the intake / exhaust valve to a piston. Since the operation is performed with the cylinder closed at the top dead center, wasteful work is not performed on the cylinder to be closed, and the thermal efficiency can be improved. Further, by setting each of the cylinders to be cylinder-stopped to the first cylinder and the fourth cylinder, the driving balance of the engine can be set to an optimum state, and the engine can be smoothly operated without generating a twist or the like on the crankshaft. Can drive.
【図１】この発明による発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジンの一実施例を示す
説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having a generator / motor according to the present invention.
【図２】この多気筒型ガスエンジンに組み込んだ遮熱型
ガスエンジンの一実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of a heat shield type gas engine incorporated in the multi-cylinder gas engine.
【図３】図２の線Ａ−Ａにおける断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
【図４】図１の多気筒型ガスエンジンに組み込んだター
ボチャージャを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a turbocharger incorporated in the multi-cylinder gas engine of FIG. 1;
【図５】この多気筒型ガスエンジンの作動の一実施例を
示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing one embodiment of the operation of the multi-cylinder gas engine.
２０ 吸気弁 ２５ 吸気ポート ３１ 排気ポート ３２ 排気弁 ４１ 第１気筒 ４２ 第２気筒 ４３ 第３気筒 ４４ 第４気筒 ４５ 第１ターボチャージャ ４６ 第２ターボチャージャ ４７，５２ タービン ４８，５１ コンプレッサ ４９，５０ 発電・電動機 ５３，５８ 排気マニホルド ５４，５６ 吸気通路 ５５ 二段吸気通路 ５７，５９，７０，７１ 排気通路 ６１ 第１制御弁 ６２ 第２制御弁 ６３ 第３制御弁 ６４ 第４制御弁 ６５ 第５制御弁 ６６ 回転軸 ７２ 誘導電動機 ７４ センサー ７５ コントローラ Reference Signs List 20 intake valve 25 intake port 31 exhaust port 32 exhaust valve 41 first cylinder 42 second cylinder 43 third cylinder 44 fourth cylinder 45 first turbocharger 46 second turbocharger 47,52 turbine 48,51 compressor 49,50 power generation Motors 53, 58 Exhaust manifold 54, 56 Intake passage 55 Two-stage intake passage 57, 59, 70, 71 Exhaust passage 61 First control valve 62 Second control valve 63 Third control valve 64 Fourth control valve 65 Fifth control Valve 66 Rotary shaft 72 Induction motor 74 Sensor 75 Controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｄ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０１Ｄ ３０１Ｅ (56)参考文献 特開 平２−112619（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−62625（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−140424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−160027（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−232119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6358（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−156911（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−149534（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−41068（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 37/10 F02B 37/007────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 23/00 F02D 23/00 D F02B 37/00 301D 301E (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 2-112619 (JP, A) JP-A-60-62625 (JP, A) JP-A-4-140424 (JP, A) JP-A-59-160027 (JP, A) JP-A-1-232119 (JP, A) JP-A-63-6358 (JP JP, A) JP-A-54-156911 (JP, A) JP-A-1-149534 (JP, U) JP-A-3-41068 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , (DB name) F02B 37/10 F02B 37/007
Claims (4)
の往復運動を回転運動に変換して回転する回転軸を有す
るナチュラルガスを燃料とする多気筒型ガスエンジンに
おいて、複数の気筒の排気管を集合する排気マニホルド
に取り付けた発電・電動機を持つ第１ターボチャージ
ャ、他の複数の気筒の排気管を集合する排気マニホルド
に取り付けた発電・電動機を持つ第２ターボチャージ
ャ、前記各発電・電動機で発生した電力を消費できる前
記回転軸に取り付けた誘導電動機、エンジン負荷を検出
するセンサー、及び該センサーの部分負荷信号に応答し
て前記第１ターボチャージャ側の前記各気筒を休筒させ
る制御を行うコントローラ、を有することを特徴とする
発電・電動機を持つターボチャージャを備えた多気筒型
ガスエンジン。An exhaust pipe for a plurality of cylinders in a multi-cylinder gas engine using natural gas as a fuel and having a rotating shaft that rotates by converting reciprocating motion of each piston reciprocating in a plurality of cylinders into rotational motion. A first turbocharger having a generator / motor mounted on an exhaust manifold, a second turbocharger having a generator / motor mounted on an exhaust manifold collecting exhaust pipes of a plurality of cylinders, and each of the generators / motors. An induction motor mounted on the rotating shaft capable of consuming the generated power, a sensor for detecting an engine load, and a control for shutting down each of the cylinders on the first turbocharger side in response to a partial load signal of the sensor. A multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having a generator / motor, comprising a controller.
する電磁弁駆動装置を有し、前記各気筒の休筒は前記各
吸排気弁をピストンの上死点で閉鎖して行うことを特徴
とする請求項１に記載の発電・電動機を持つターボチャ
ージャを備えた多気筒型ガスエンジン。2. An electromagnetic valve driving device for driving each of the intake and exhaust valves of each of the cylinders by electromagnetic force, and the cylinder of each of the cylinders is closed by closing each of the intake and exhaust valves at the top dead center of the piston. A multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having the generator / motor according to claim 1.
筒であることを特徴とする請求項１に記載の発電・電動
機を持つターボチャージャを備えた多気筒型ガスエンジ
ン。3. The multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having a power generator and an electric motor according to claim 1, wherein each of the cylinders to be deactivated is a first cylinder and a fourth cylinder.
流側排気通路に連通した前記第２ターボチャージャのタ
ービン下流側排気通路に設けた第１制御弁、前記第２タ
ーボチャージャの前記タービン下流側排気通路を大気開
放する排気通路に設けた第２制御弁、前記第１ターボチ
ャージャのコンプレッサの吸気ポートへの吸気通路に設
けた第３制御弁、該第３制御弁の上流側の前記吸気通路
と前記第２ターボチャージャのコンプレッサの吸い込み
側の通路とを連通する二段吸気通路に設けた第４制御
弁、及び前記第２ターボチャージャの前記コンプレッサ
の吸い込み側の前記通路に設けた第５制御弁を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の発電・電動機を持つタ
ーボチャージャを備えた多気筒型ガスエンジン。4. A first control valve provided in a turbine downstream exhaust passage of the second turbocharger communicating with a turbine upstream exhaust passage of the first turbocharger, and a turbine downstream exhaust passage of the second turbocharger. A second control valve provided in an exhaust passage for opening the air to the atmosphere, a third control valve provided in an intake passage to an intake port of a compressor of the first turbocharger, the intake passage upstream of the third control valve and the third control valve. A fourth control valve provided in a two-stage intake passage communicating with a passage on the suction side of the compressor of the second turbocharger, and a fifth control valve provided in the passage on the suction side of the compressor of the second turbocharger. A multi-cylinder gas engine provided with a turbocharger having the generator / motor according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4209514A JP2855388B2 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | A multi-cylinder gas engine equipped with a turbocharger with a generator and motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4209514A JP2855388B2 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | A multi-cylinder gas engine equipped with a turbocharger with a generator and motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633780A JPH0633780A (en) | 1994-02-08 |
| JP2855388B2 true JP2855388B2 (en) | 1999-02-10 |
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ID=16574058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP4209514A Expired - Lifetime JP2855388B2 (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | A multi-cylinder gas engine equipped with a turbocharger with a generator and motor |
Country Status (1)
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1992
- 1992-07-15 JP JP4209514A patent/JP2855388B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0633780A (en) | 1994-02-08 |
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