JP6318010B2 - Biomass gas exclusive firing engine - Google Patents

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Description

本発明は、バイオマスガスを使用するバイオマスガス専焼エンジンに関するものである。   The present invention relates to a biomass gas combustion engine that uses biomass gas.

従来より、コージェネレーション装置やヒートポンプ装置の駆動源に使用するエンジンとして、バイオマスガスとディーゼル燃料とを併用するデュアルフューエルエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照。）
このようなデュアルフューエルエンジンにバイオマスガスを供給するガス化炉は、木質材料やその他のバイマスガスの原料となるものを、ガス化炉で炊き出したり発酵させたりして発生させるので、発生量や燃焼カロリーが一定ではなく不安定なものとなる。また、一度発生させたバイオマスガスは、ガス化炉を停止してしまうと再度のバイオマスガスの発生に時間を要するので、運転を開始すると、その日一日の運転が終了するまで運転停止は行われない。 2. Description of the Related Art Conventionally, a dual fuel engine using biomass gas and diesel fuel in combination is known as an engine used as a drive source for a cogeneration apparatus or a heat pump apparatus (see, for example, Patent Document 1).
Gasification furnaces that supply biomass gas to such dual-fuel engines generate wood materials and other raw material for biomass gas by being cooked or fermented in the gasification furnace, so the amount of generated and burned calories Becomes unstable rather than constant. Also, once biomass gas is generated, it takes time to generate biomass gas again when the gasifier is stopped. Therefore, once the operation is started, the operation is stopped until the day's operation ends. Absent.

一方、デュアルフューエルエンジンは、コージェネレーション装置やヒートポンプ装置の制御条件に合わせて何度も運転開始や運転停止が行わる。   On the other hand, the dual fuel engine is started and stopped many times in accordance with the control conditions of the cogeneration device and the heat pump device.

したがって、デュアルフューエルエンジの運転状態に対して、バイオマスガスの発生量が多く燃焼カロリーが高すぎる場合や、デュアルフューエルエンジンを運転停止しているような場合には、フレアスタックで余剰ガスを燃焼させ、バイオマスガスの発生量が少なく燃焼カロリーが低い場合には、ディーゼル燃料を使用してバイオマスガスの不足分を補うことで、安定した運転状態を保つことができるようになされていた。   Therefore, if the amount of biomass gas generated is too high and the calorie burned is too high compared to the dual fuel engine operation state, or if the dual fuel engine is shut down, excess gas is burned in the flare stack. When the generation amount of biomass gas is small and the combustion calorie is low, it is possible to maintain a stable operation state by supplementing the shortage of biomass gas using diesel fuel.

特開２０１１−８９０７０号公報JP 2011-89070 A

しかし、上記従来のデュアルフューエルエンジンのように、バイオマスガスとディーゼル燃料とを併用し、バイオマスガスの不足分をディーゼル燃料で補うエンジンの場合、バイオマスガスだけを使用するものではないため、環境改善効果が充分に発揮できなくなってしまう。   However, in the case of an engine that uses both biomass gas and diesel fuel and compensates for the shortage of biomass gas with diesel fuel, as in the conventional dual fuel engine described above, it does not use only biomass gas. Will not be able to fully demonstrate.

そのため、ディーゼル燃料を使用せず、バイオマスガスだけで運転するガスエンジンを使用することが考えられる。しかし、バイオマスガスだけで運転するガスエンジンは、バイオマスガスの発生量が減少したり、燃焼カロリーが不足したりする場合、バイオマスガスの供給量を決定するＡ／Ｆバルブを全開にしてもガスエンジンの制御領域から外れてしまうこととなり、空燃比制御が不能となり、排気ガス浄化性能が低下し、ＮＯｘが発生してしまう。   Therefore, it is conceivable to use a gas engine that uses only biomass gas without using diesel fuel. However, a gas engine operated only with biomass gas is a gas engine even when the A / F valve that determines the supply amount of biomass gas is fully opened when the amount of generated biomass gas is reduced or the calorie content is insufficient. Thus, the air-fuel ratio control becomes impossible, the exhaust gas purification performance deteriorates, and NOx is generated.

本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、バイオマスガスの発生量の減少や燃焼カロリーの不足に対応することができるバイオマスガス専焼エンジンを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a biomass gas combustion engine that can cope with a decrease in the amount of biomass gas generated and a shortage of combustion calories.

上記課題を解決するための本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンは、ガス化炉で生成されたバイオマスガスが、ゼロガバナからエンジンのＡ／Ｆバルブに供給されるようになされたガスエンジンであって、ゼロガバナのダイヤフラム上のアクチュエータに開口された空気出口には、可変バルブが設けられるとともに、このアクチュエータに空気圧を加えることができる空気供給経路が接続され、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、空気供給経路からアクチュエータに空気圧を加えるとともに可変バルブによってその空気圧を調整してＡ／Ｆバルブに供給されるバイオマスガスの供給圧力を高くするように制御する制御部が設けられたものである。   The biomass gas combustion engine according to the present invention for solving the above problems is a gas engine in which biomass gas generated in a gasification furnace is supplied from a zero governor to an A / F valve of the engine, A variable valve is provided at the air outlet opened to the actuator on the diaphragm of the zero governor, and an air supply path through which air pressure can be applied to this actuator is connected, corresponding to the excess air rate linked to the set load. Supply of biomass gas supplied to the A / F valve by applying air pressure to the actuator from the air supply path and adjusting the air pressure by a variable valve when the opening is larger than the opening of the A / F valve by a predetermined opening or more A control unit for controlling the pressure to be high is provided.

上記バイオマスガス専焼エンジンにおいて、制御部は、エンジンの負荷または回転数の変更時に、バイオマスガスの供給圧力を大気圧に戻してからエンジンの負荷または回転数の変更を行うものであってもよい。   In the biomass gas combustion engine, the control unit may change the engine load or the rotation speed after returning the supply pressure of the biomass gas to the atmospheric pressure when the engine load or the rotation speed is changed.

上記バイオマスガス専焼エンジンにおいて、制御部は、Ａ／Ｆバルブの開度を検出し、バイオマスガスの供給圧力が正常であるか否かを検出し、ゼロガバナの出口圧力を検出し、排気ガスの全領域センサまたは酸素センサの出力を検出し、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、バイオマスガスの供給圧力が正常であり、ゼロガバナの出口圧力が負圧であり、排気ガスがリーンになるとゼロガバナの作動不良を検出するものであってもよい。 In the biomass gas combustion engine , the control unit detects the opening degree of the A / F valve, detects whether the supply pressure of the biomass gas is normal, detects the outlet pressure of the zero governor, When the output of the area sensor or oxygen sensor is detected and the opening of the A / F valve corresponding to the excess air ratio linked to the set load exceeds a predetermined opening, the biomass gas supply pressure is normal. Yes, the outlet pressure of the zero governor may be a negative pressure, and the malfunction of the zero governor may be detected when the exhaust gas becomes lean .

上記課題を解決するための本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンは、ガス化炉で生成されたバイオマスガスが、ゼロガバナからエンジンのＡ／Ｆバルブに供給されるようになされたガスエンジンであって、Ａ／Ｆバルブをリーン側およびリッチ側に変動させてパータベーション制御を行うようになされた制御部を有し、当該制御部は、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、パータベーション制御を行う変動幅を大きくするようになされたものである。   The biomass gas combustion engine according to the present invention for solving the above problems is a gas engine in which biomass gas generated in a gasification furnace is supplied from a zero governor to an A / F valve of the engine, A control unit configured to perform perturbation control by changing the A / F valve to the lean side and the rich side, and the control unit is an A / F valve corresponding to an excess air ratio linked with a set load. When the opening is larger than the predetermined opening by a predetermined opening or more, the fluctuation range for performing the perturbation control is increased.

上記バイオマスガス専焼エンジンにおいて、制御部は、全領域センサからの信号を元にして変動幅を変更するようになされたものであってもよい。   In the biomass gas combustion engine, the control unit may be configured to change the fluctuation range based on a signal from the entire region sensor.

以上述べたように、請求項１記載の本発明によると、ゼロガバナのダイヤフラム上のアクチュエータに開口された空気出口には、可変バルブを設けるとともに、このアクチュエータに空気圧を加えることができる空気供給経路を接続し、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、空気供給経路からアクチュエータに空気圧を加えるとともに可変バルブによってその空気圧を調整してＡ／Ｆバルブに供給されるバイオマスガスの供給圧力を高くするように制御部によって制御することで、Ａ／Ｆバルブが全開になることを防止することができるので、バイオマスガスが不足してリーン側に浄化ウインドウを外れ、ＮＯｘが増大するといったことを防止することができる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, the air outlet that is opened to the actuator on the diaphragm of the zero governor is provided with the variable valve, and the air supply path through which air pressure can be applied to the actuator is provided. When the opening of the A / F valve corresponding to the excess air ratio linked to the set load is larger than the predetermined opening, the air pressure is applied to the actuator from the air supply path and the air pressure is adjusted by the variable valve. Since the A / F valve can be prevented from being fully opened by controlling the control unit so as to increase the supply pressure of the biomass gas supplied to the A / F valve after adjustment, the biomass gas is insufficient. Thus, it is possible to prevent the NOx from increasing due to the removal of the purification window on the lean side.

請求項２記載の本発明によると、上記制御時に、制御部によって、エンジンの負荷または回転数の変更時に、バイオマスガスの供給圧力を大気圧に戻してからエンジンの負荷または回転数の変更を行うように制御することで、急激な空燃比の変化を防止してエンジンストールの発生を回避することができる。   According to the second aspect of the present invention, at the time of the control, the control unit changes the engine load or the rotational speed after returning the biomass gas supply pressure to the atmospheric pressure when the engine load or the rotational speed is changed. By controlling in this way, it is possible to prevent a sudden change in the air-fuel ratio and avoid the occurrence of engine stall.

請求項３記載の本発明によると、制御部は、Ａ／Ｆバルブの開度を検出し、バイオマスガスの供給圧力が正常であるか否かを検出し、ゼロガバナの出口圧力を検出し、排気ガスの全領域センサまたは酸素センサの出力を検出し、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、バイオマスガスの供給圧力が正常であり、ゼロガバナの出口圧力が負圧であり、排気ガスがリーンになるとゼロガバナの作動不良を検出することができる。したがって、前記したような制御部によって制御する際の制御不良を防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, the control unit detects the opening degree of the A / F valve, detects whether the supply pressure of the biomass gas is normal, detects the outlet pressure of the zero governor, Supply pressure of biomass gas when the output of the full range sensor of oxygen or oxygen sensor is detected and the opening of the A / F valve corresponding to the excess air ratio linked to the set load exceeds a predetermined opening Is normal, the outlet pressure of the zero governor is negative, and when the exhaust gas becomes lean, a malfunction of the zero governor can be detected. Therefore, it is possible to prevent a control failure when the control is performed by the control unit as described above.

請求項４記載の本発明によると、Ａ／Ｆバルブをリーン側およびリッチ側に変動させてパータベーション制御を行うようになされた制御部を有し、当該制御部によって、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、パータベーション制御を行う変動幅を大きくするように制御することで、Ａ／Ｆバルブのオーバーシュート時間を短くすることができ、バイオマスガスが不足してリーン側に浄化ウインドウを外れ、ＮＯｘが増大する時間を短くして排気ガス濃度の低下を図ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the control unit is configured to perform the perturbation control by changing the A / F valve to the lean side and the rich side, and the control unit interlocks with the set load. The overshoot time of the A / F valve is controlled by increasing the fluctuation range for performing perturbation control when the opening degree is larger than the opening degree of the A / F valve corresponding to the excess air ratio. The exhaust gas concentration can be reduced by shortening the time during which NOx increases by shortening the period of time during which NOx increases by leaving the purification window to the lean side due to the shortage of biomass gas.

請求項５記載の本発明によると、上記請求項４記載の制御において、制御部によって、全領域センサからの信号を元にして変動幅を変更するようにすることで、より的確な制御が可能となる。 According to the present invention described in claim 5 , in the control according to claim 4 , more accurate control is possible by changing the fluctuation range based on the signal from the whole area sensor by the control unit. It becomes.

本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンの全体構成の概略図である。It is the schematic of the whole structure of the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおけるエンジンの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the engine in the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける浄化ウインドウを示す図面であって、各排気ガス濃度と空気過剰率との関係を示すグラフである。It is drawing which shows the purification | cleaning window in the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention, Comprising: It is a graph which shows the relationship between each exhaust-gas density | concentration and an air excess rate. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける実施例１に係る制御を説明する図面であって、空気パージ用ブロワを使用した場合と使用しない場合との空気荷重率と混合気流量との関係を示すグラフである。It is drawing explaining the control which concerns on Example 1 in the biomass gas combustion engine which concerns on this invention, Comprising: The graph which shows the relationship between the air load rate when not using the air purge blower, and the mixture flow rate It is. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける実施例２に係る制御を行う際に使用するエンジンの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the engine used when performing the control which concerns on Example 2 in the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける実施例３に係る制御を行う際の制御部の検出項目を示す表である。It is a table | surface which shows the detection item of the control part at the time of performing the control which concerns on Example 3 in the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける実施例４に係る制御を説明する図面であって、浄化ウインドウがリーン側に外れた場合のエンジンのＮＯｘ濃度と点火時期との関係を示すグラフである。It is drawing explaining the control which concerns on Example 4 in the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention, Comprising: It is a graph which shows the relationship between the NOx density | concentration of an engine and ignition timing when a purification | cleaning window remove | deviates to the lean side. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける実施例５に係る制御を説明する図面であって、Ａ／Ｆバルブのパータベーション制御時のバルブ開度の経時的変化と、それに対応したＡ／Ｆバルブの開度の変動幅の経時的変化を示すグラフである。It is drawing explaining control concerning Example 5 in a biomass gas exclusive combustion engine concerning the present invention, Comprising: Change with time of valve opening at the time of perturbation control of an A / F valve, and A / F valve corresponding to it It is a graph which shows a time-dependent change of the fluctuation range of an opening degree. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンにおける実施例５に係る制御を説明する図面であって、バイオマスガスの燃焼カロリーとＡ／Ｆバルブの開度との関係および、当該Ａ／Ｆバルブの各バルブ開度におけるパータベーション制御時のバルブ開度の変動幅の変化を示すグラフである。It is drawing explaining the control which concerns on Example 5 in the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention, Comprising: The relationship between the combustion calories of biomass gas and the opening degree of an A / F valve, and each valve opening of the said A / F valve It is a graph which shows the change of the fluctuation range of the valve opening degree at the time of perturbation control in degree. 本発明に係るバイオマスガス専焼エンジンの通常時、実施例１の制御時、および実施例２の制御時における、スロットルバルブの開度とバイオマスガス供給量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the opening degree of a throttle valve, and the amount of biomass gas supply in the normal time of the biomass gas exclusive combustion engine which concerns on this invention, the time of control of Example 1, and the time of control of Example 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、バイオマスガス専焼エンジン１の全体構成の概略を示し、図２は同バイオマスガス専焼エンジン１におけるエンジン４の構成を示している。   FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the biomass gas exclusive combustion engine 1, and FIG. 2 shows the configuration of the engine 4 in the biomass gas exclusive combustion engine 1.

本発明に係るバイオマスガス専焼エンジン１は、ガス化炉２で生成されたバイオマスガスがゼロガバナユニット３を介してエンジン４に供給されるように構成されている。   The biomass gas combustion engine 1 according to the present invention is configured such that the biomass gas generated in the gasification furnace 2 is supplied to the engine 4 via the zero governor unit 3.

まず、バイオマスガス専焼エンジン１の構成について説明し、その後、制御部１０による各制御について説明する。   First, the configuration of the biomass gas combustion engine 1 will be described, and then each control by the control unit 10 will be described.

ガス化炉２は、木材チップや籾殻などのバイオマス原料を加熱分解する炉によって構成されており、低酸素下で加熱分解することによって発生する炭化水素等の分解ガスをバイオマスガスとして生成できるようになされている。   The gasification furnace 2 is composed of a furnace that thermally decomposes biomass raw materials such as wood chips and rice husks, so that cracked gases such as hydrocarbons generated by thermal decomposition under low oxygen can be generated as biomass gas. Has been made.

このガス化炉２によって生成されたバイオマスガスは、加熱分解することによって得られるため、そのままでは温度が高い。そのため、ガス化炉２の下流側には、空間内に水を分散するようになされたスクラバー２１が設けられており、このスクラバー２１にバイオマスガスを通過させることで、当該バイオマスガスは、冷却されるようになされている。   Since the biomass gas generated by the gasification furnace 2 is obtained by thermal decomposition, the temperature is high as it is. Therefore, a scrubber 21 configured to disperse water in the space is provided on the downstream side of the gasification furnace 2, and the biomass gas is cooled by passing the biomass gas through the scrubber 21. It is made so that.

スクラバー２１を通過したバイオマスガスは、送風機２３によって下流側に送られるが、バイオマスガスの発生量に応じて接続するエンジン４の数が異なるので、接続するエンジン４の数に応じて一つまたは複数個所（本実施の形態では２カ所）へと分岐して送られる。この際、バイオマスガスは、スクラバー２１で冷却することによって水分が多く含まれた状態となっている。したがって、送風機２３の下流側には、ドレンポット２４が設けられている。このドレンポット２４は、バイオマスガス中に含まれる凝縮水を回収するようになされている。当該凝縮水を取り除いたバイオマスガスは、ゼロガバナユニット３を介してエンジン４に供給するようになされている。ガス化炉２、スクラバー２１、送風機２３等は、制御部１０によって制御される。   The biomass gas that has passed through the scrubber 21 is sent to the downstream side by the blower 23, but since the number of engines 4 to be connected differs according to the amount of biomass gas generated, one or more depending on the number of engines 4 to be connected. The data is branched and sent to a single location (two locations in this embodiment). At this time, the biomass gas is cooled by the scrubber 21 so that a large amount of moisture is contained. Therefore, a drain pot 24 is provided on the downstream side of the blower 23. The drain pot 24 collects condensed water contained in the biomass gas. The biomass gas from which the condensed water has been removed is supplied to the engine 4 via the zero governor unit 3. The gasification furnace 2, the scrubber 21, the blower 23, and the like are controlled by the control unit 10.

ドレンポット２４を通過したバイオマスガスは、ゼロガバナユニット３へと供給される。   The biomass gas that has passed through the drain pot 24 is supplied to the zero governor unit 3.

ゼロガバナユニット３は、ガス供給経路３１に設けられたゼロガバナ３０を介して、ガス化炉２からのバイオマスガスをエンジン４へと供給するように構成されている。   The zero governor unit 3 is configured to supply biomass gas from the gasification furnace 2 to the engine 4 through a zero governor 30 provided in the gas supply path 31.

ガス供給経路３１の上流端側には、ガス遮断弁３３が設けられており、ガス供給経路３１へのバイオマスガスの供給を遮断することができるようになされている。また、ガス供給経路３１の下流端側には、ドレンポット３４が設けられており、エンジン４へ供給されるバイオマスガス中に含まれる凝縮水を再度回収するようになされている。   A gas shutoff valve 33 is provided on the upstream end side of the gas supply path 31 so that the supply of biomass gas to the gas supply path 31 can be shut off. Further, a drain pot 34 is provided on the downstream end side of the gas supply path 31 so that condensed water contained in the biomass gas supplied to the engine 4 is recovered again.

ゼロガバナ３０は、上記ガス遮断弁３３とドレンポット３４との間のガス供給経路３１に設けられている。このゼロガバナ３０は、ダイヤフラム３０ａ上のアクチュエータ３０ｂからの大気圧解放経路３０ｃに圧力調整弁３０ｄが設けられている。この圧力調整弁３０ｄを開けて大気圧解放経路３０ｃを大気圧に解放することで、ゼロガバナ３０は、当該ゼロガバナ３０よりも上流側のガス供給経路３１から供給されるバイオマスガスを、当該上流側のガス供給経路３１の供給圧力に関係なく、ゼロガバナ３０の下流側のガス供給経路３１に、大気圧状態で供給するように構成されている。   The zero governor 30 is provided in the gas supply path 31 between the gas shut-off valve 33 and the drain pot 34. The zero governor 30 is provided with a pressure regulating valve 30d in an atmospheric pressure release path 30c from the actuator 30b on the diaphragm 30a. By opening the pressure regulating valve 30d and releasing the atmospheric pressure release path 30c to the atmospheric pressure, the zero governor 30 converts the biomass gas supplied from the gas supply path 31 upstream from the zero governor 30 to the upstream side. Regardless of the supply pressure of the gas supply path 31, the gas supply path 31 on the downstream side of the zero governor 30 is supplied in an atmospheric pressure state.

空気供給経路３２は、ガス遮断弁３３とゼロガバナ３０との間のガス供給経路３１に接続されている。この空気供給経路３２とガス供給経路３１との間は、空気供給経路３２側に設けられた空気パージ弁３５によって普段は遮断されており、空気パージが必要となった際にこの空気パージ弁３５が開かれて空気供給経路３２からガス供給経路３１を介してゼロガバナ３０へと空気パージが行われるようになされている。そのため、この空気供給経路３２の上流端側には空気パージ用ブロワ３６が設けられている。   The air supply path 32 is connected to a gas supply path 31 between the gas cutoff valve 33 and the zero governor 30. The air supply path 32 and the gas supply path 31 are normally blocked by an air purge valve 35 provided on the air supply path 32 side, and this air purge valve 35 is used when air purge is required. Is opened and air purge is performed from the air supply path 32 to the zero governor 30 via the gas supply path 31. Therefore, an air purge blower 36 is provided on the upstream end side of the air supply path 32.

ゼロガバナ３０とドレンポット３４との間のガス供給経路３１には、余剰のバイオマスガスをフレアスタック５へと排出する排出経路３７が設けられている。余剰のバイオマスガスは、このフレアスタック５で燃焼処理される。また、この排出経路３７には空気パージ逃がし弁３８が設けられている。この空気パージ逃がし弁３８は、ゼロガバナ３０の空気パージを行う際に開けておくことで、空気パージ後の空気を、ガス供給経路３１から排出経路３７を介して外部へと逃がすことができるようになされている。   A gas supply path 31 between the zero governor 30 and the drain pot 34 is provided with a discharge path 37 for discharging excess biomass gas to the flare stack 5. Excess biomass gas is combusted in the flare stack 5. The discharge path 37 is provided with an air purge relief valve 38. The air purge relief valve 38 is opened when the zero governor 30 is purged of air so that the air after air purge can escape from the gas supply path 31 to the outside via the discharge path 37. Has been made.

なお、ゼロガバナ３０内を空気パージする際は、ガス供給経路３１のガス遮断弁３３を閉じ、空気供給経路３２の空気パージ弁３５および排出経路３７の空気パージ逃がし弁３８を開け、空気パージ用ブロワ３６を作動させることによって行われるが、ガス供給経路３１に導入した空気は、ゼロガバナ３０が作動して大気圧解放経路３０ｃから排出されてしまうこととなる。そのため、ゼロガバナ３０の大気圧解放経路３０ｃと空気供給経路３２との間には、バイパス経路３９が設けられ、空気パージ用ブロワ３６からの空気は、ゼロガバナ３０の大気圧解放経路３０ｃにも作用するようになっている。これにより、空気パージ用ブロワ３６からの空気は、空気供給経路３２からゼロガバナ３０を介して空気パージ逃がし弁３８から排出経路３７を経由して外部に排出され、ゼロガバナ３０が空気パージされることとなる。   When the inside of the zero governor 30 is purged with air, the gas shut-off valve 33 of the gas supply path 31 is closed, the air purge valve 35 of the air supply path 32 and the air purge relief valve 38 of the discharge path 37 are opened, and the air purge blower However, the air introduced into the gas supply path 31 is discharged from the atmospheric pressure release path 30c when the zero governor 30 is operated. Therefore, a bypass path 39 is provided between the atmospheric pressure release path 30 c of the zero governor 30 and the air supply path 32, and the air from the air purge blower 36 also acts on the atmospheric pressure release path 30 c of the zero governor 30. It is like that. Thus, the air from the air purge blower 36 is discharged from the air supply path 32 through the zero governor 30 to the outside through the air purge release valve 38 through the discharge path 37, and the zero governor 30 is purged with air. Become.

ゼロガバナユニット３のガス供給経路３１の下流端部に相当する出口３ａは、エンジン４のＡ／Ｆバルブ４１に接続されている。これにより、ゼロガバナユニット３のドレンポット３４を通過したバイオマスガスは、エンジン４のＡ／Ｆバルブ４１に供給できるようになされている。   An outlet 3 a corresponding to the downstream end of the gas supply path 31 of the zero governor unit 3 is connected to the A / F valve 41 of the engine 4. Thereby, the biomass gas that has passed through the drain pot 34 of the zero governor unit 3 can be supplied to the A / F valve 41 of the engine 4.

エンジン４は、シリンダヘッド４２に接続された吸気経路４３に、空気とバイオマスガスとを混合するＡ／Ｆバルブ４１が設けられており、このＡ／Ｆバルブ４１とシリンダヘッド４２との間にスロットルバルブ４４が設けられている。シリンダヘッド４２に接続された排気経路４５には、サイレンサ４６が設けられており、このサイレンサ４６とシリンダヘッド４２との間に三元触媒４７が設けられている。   The engine 4 is provided with an A / F valve 41 for mixing air and biomass gas in an intake passage 43 connected to the cylinder head 42, and a throttle is provided between the A / F valve 41 and the cylinder head 42. A valve 44 is provided. A silencer 46 is provided in the exhaust path 45 connected to the cylinder head 42, and a three-way catalyst 47 is provided between the silencer 46 and the cylinder head 42.

エンジン４には、クランクシャフト４８の回転角を検出する進角センサ１１、セル４９への通電を制御する通電センサ１２が設けられている。また、三元触媒４７の排気ガス入口側には前酸素センサ１３が設けられ、出口側にも別の後酸素センサ１４が設けられている。また、三元触媒４７の排気ガス入口側には全領域センサ１５が設けられている。   The engine 4 is provided with an advance angle sensor 11 that detects the rotation angle of the crankshaft 48 and an energization sensor 12 that controls energization of the cell 49. Further, a front oxygen sensor 13 is provided on the exhaust gas inlet side of the three-way catalyst 47, and another rear oxygen sensor 14 is also provided on the outlet side. Further, an entire region sensor 15 is provided on the exhaust gas inlet side of the three-way catalyst 47.

制御部１０は、バイオマスガス専焼エンジン１を始動させる際、通電センサ１３を通じてエンジン４のセル４９への通電を行い、それによってエンジン４が始動したか否かをクランクシャフト４８の回転角を検出する進角センサ１１によって検出することができるようになされている。   When starting the biomass gas-burning engine 1, the control unit 10 energizes the cell 49 of the engine 4 through the energization sensor 13, thereby detecting the rotation angle of the crankshaft 48 as to whether or not the engine 4 has been started. It can be detected by the advance sensor 11.

また、制御部１０は、ガス化炉２で生成されるバイオマスガスの生成量を制御するとともに、当該バイオマスガスを用いてエンジン４をストイキ運転でパータベーション制御する場合の、Ａ／Ｆバルブ４１の開度と、前酸素センサ１３、後酸素センサ１４、全領域センサ１５からの検出結果との関係が入力された制御マップを有しており、この制御マップの情報に従ってエンジン４のストイキ運転をパータベーション制御するようになされている。   Further, the control unit 10 controls the amount of biomass gas generated in the gasification furnace 2 and the A / F valve 41 when the engine 4 is perturbed by stoichiometric operation using the biomass gas. It has a control map in which the relationship between the opening degree and the detection results from the front oxygen sensor 13, the rear oxygen sensor 14, and the whole area sensor 15 is input, and the stoichiometric operation of the engine 4 is determined according to the information in this control map. It is designed to control basation.

さらに、制御部１０は、バイオマスガス専焼エンジン１を停止させる際、ガス化炉２およびエンジン４の運転停止を行うとともに、ゼロガバナ３０の空気パージを行うようになされている。   Further, when the biomass gas exclusive combustion engine 1 is stopped, the control unit 10 stops the operation of the gasification furnace 2 and the engine 4 and performs the air purge of the zero governor 30.

次に、このようにして構成されるバイオマスガス専焼エンジン１の制御部１０による制御について説明する。
−実施例１−
バイオマスガス専焼エンジン１を始動すると、制御部１０は、ガス化炉２を運転開始するとともに、それに連動してエンジン４を始動する。ただし、ガス化炉２の運転を開始しても、すぐにエンジン４を運転できるだけのバイオマスガスが発生しないので、制御部１０は、バイオマスガスが供給可能な発生量に達する時間の経過を待ってエンジン４を始動する。 Next, the control by the control part 10 of the biomass gas combustion engine 1 comprised in this way is demonstrated.
Example 1
When the biomass gas exclusive combustion engine 1 is started, the control unit 10 starts the operation of the gasification furnace 2 and starts the engine 4 in conjunction therewith. However, even if the operation of the gasification furnace 2 is started, the biomass gas sufficient to operate the engine 4 is not generated immediately. Therefore, the control unit 10 waits for the elapse of time to reach the generation amount capable of supplying the biomass gas. The engine 4 is started.

その後、エンジン４は、図３に示すように、ガス化炉２からのバイオマスガスによってＣＯ，ＮＯｘ，炭化水素の発生が最も少ない浄化ウインドウＷの範囲で運転が継続される。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the operation of the engine 4 is continued in the range of the purification window W in which CO, NOx, and hydrocarbons are least generated by the biomass gas from the gasification furnace 2.

しかし、ガス化炉２から供給されるバイオマスガスの燃焼カロリーが大幅に低下した場合、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても、浄化ウインドウＷがリーン側に外れ、ＮＯｘが増大することとなる。   However, when the combustion calorie of the biomass gas supplied from the gasification furnace 2 is significantly reduced, even if the A / F valve 41 is fully opened, the purification window W is moved to the lean side and NOx increases.

したがって、制御部１０は、Ａ／Ｆバルブ４１が全開になった場合、空気パージ用ブロワ３６を作動させる。これにより、空気パージ用ブロワ３６からの空気は、空気供給経路３２からバイパス経路３９を介して大気圧解放経路３０ｃからゼロガバナ３０へと作用し、ゼロガバナ３０を通過するバイオマスガスは、ゼロガバナ３０に作用する空気圧と同様に、供給圧力を高くすることができることとなる。これにより、図４に示すように、スロットルバルブ４４を通過する混合気流量に対する空気過剰率は、リッチ側へと移行させることができ、Ａ／Ｆバルブ４１の全開を解除して、当該Ａ／Ｆバルブ４１での制御が可能となる。   Therefore, the control unit 10 operates the air purge blower 36 when the A / F valve 41 is fully opened. As a result, the air from the air purge blower 36 acts from the air supply path 32 to the zero governor 30 from the atmospheric pressure release path 30 c via the bypass path 39, and the biomass gas passing through the zero governor 30 acts on the zero governor 30. The supply pressure can be increased in the same manner as the air pressure. As a result, as shown in FIG. 4, the excess air ratio with respect to the mixture flow rate passing through the throttle valve 44 can be shifted to the rich side, and the A / F valve 41 is fully opened, Control by the F valve 41 becomes possible.

この際、ゼロガバナ３０に作用する空気圧によって、バイオマスガスの供給圧力は決定されるが、このゼロガバナ３０に作用する空気圧は、大気圧解放経路３０ｃに設けられた圧力調整弁３０ｄの開度を調整することによって調整することができる。   At this time, the supply pressure of the biomass gas is determined by the air pressure acting on the zero governor 30, and the air pressure acting on the zero governor 30 adjusts the opening of the pressure regulating valve 30d provided in the atmospheric pressure release path 30c. Can be adjusted.

なお、エンジン４の負荷を変更する場合や、エンジン４の始動時は、制御部１０に設定されているＡ／Ｆバルブ４１の開度のままだとバイオマスガスの供給圧力を高くしている分、空気過剰率が急激に変化してしまいエンジンストールが発生することとなる。したがって、エンジン４の負荷を変更する場合や、エンジン４の始動時は、空気パージ用ブロワ３６を止めてバイオマスガスの供給圧力を一旦大気圧に戻し、その後、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても浄化ウインドウＷがリーン側に外れる場合は、再度空気パージ用ブロワ３６を作動させる。   Note that when the load of the engine 4 is changed, or when the engine 4 is started, if the opening of the A / F valve 41 set in the control unit 10 is maintained, the biomass gas supply pressure is increased. As a result, the excess air ratio changes abruptly and engine stall occurs. Therefore, when the load of the engine 4 is changed or when the engine 4 is started, the air purge blower 36 is stopped and the biomass gas supply pressure is temporarily returned to atmospheric pressure, and then the A / F valve 41 is fully opened. If the purification window W is disengaged to the lean side, the air purge blower 36 is operated again.

このようにしてバイオマスガス専焼エンジン１の運転を制御部１０によって制御することで、バイオマスガスの燃焼カロリーが不足してリーン側に浄化ウインドウを外れ、ＮＯｘが増大するといったことを防止することができる。   In this way, by controlling the operation of the biomass gas exclusive combustion engine 1 by the control unit 10, it is possible to prevent the combustion calories of the biomass gas from being insufficient and the purification window from being removed on the lean side to increase NOx. .

また、エンジン４の負荷または回転数の変更時に、バイオマスガスの供給圧力を大気圧に戻してからエンジン４の負荷または回転数の変更を行うように制御することで、急激な空燃比の変化を防止してエンジンストールの発生を回避することができる。
−実施例２−
図５は、エンジン４の他の構成を示している。このエンジン４は、Ａ／Ｆバルブ４１の上流側とスロットルバルブ４４の下流側との間にバイオマスガスのバイパス供給経路６が設けられ、開閉バルブ６１によって当該バイパス供給経路６の開閉を行うように構成されている。その他の構成は前記したエンジン４と同様であるため、同符号を付して説明を省略する。 In addition, when the load or the rotational speed of the engine 4 is changed, the load of the biomass gas or the rotational speed is controlled to be changed after the biomass gas supply pressure is returned to the atmospheric pressure. This can prevent the occurrence of engine stall.
-Example 2-
FIG. 5 shows another configuration of the engine 4. In this engine 4, a biomass gas bypass supply path 6 is provided between the upstream side of the A / F valve 41 and the downstream side of the throttle valve 44, and the bypass supply path 6 is opened and closed by an opening / closing valve 61. It is configured. Since other configurations are the same as those of the engine 4 described above, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

このバイオマスガス専焼エンジン１は、前記した実施例１のバイオマスガス専焼エンジン１と同様に、通常時は、図３に示すように、ガス化炉２からのバイオマスガスによってＣＯ，ＮＯｘ，炭化水素の発生が最も少ない浄化ウインドウＷの範囲でエンジン４の運転が継続される。   This biomass gas exclusive combustion engine 1 is similar to the biomass gas exclusive combustion engine 1 of the first embodiment described above. Normally, as shown in FIG. 3, the biomass gas exclusive combustion engine 1 generates CO, NOx, and hydrocarbons by the biomass gas from the gasification furnace 2. The operation of the engine 4 is continued in the range of the purification window W that is least generated.

しかし、ガス化炉２から供給されるバイオマスガスの燃焼カロリーが大幅に低下した場合に、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても、浄化ウインドウＷがリーン側に外れ、ＮＯｘが増大することとなる。   However, when the combustion calorie of biomass gas supplied from the gasification furnace 2 is greatly reduced, the purification window W is moved to the lean side and NOx increases even if the A / F valve 41 is fully opened. .

したがって、制御部１０は、Ａ／Ｆバルブ４１が全開になった場合、通常時は閉じられていた開閉バルブ６１を開いてバイパス供給経路６を開通させる。これにより、Ａ／Ｆバルブ４１を通過してミキサ４０に作用する吸気のベンチュリ効果で供給されていたバイオマスガスの一部は、バイパス供給経路６から直接スロットルバルブ４４よりも下流側であるシリンダヘッド４２への吸気直前の吸気経路４３に供給される。これにより、吸気経路４３へと供給される混合気中のバイオマスガスは濃くなり、Ａ／Ｆバルブ４１の全開を解除して、当該Ａ／Ｆバルブ４１での制御が可能となる。   Therefore, when the A / F valve 41 is fully opened, the control unit 10 opens the open / close valve 61 that is normally closed to open the bypass supply path 6. Accordingly, a part of the biomass gas that has been supplied by the venturi effect of the intake air that passes through the A / F valve 41 and acts on the mixer 40 is directly downstream of the throttle valve 44 from the bypass supply path 6. Supplied to the intake path 43 immediately before intake to 42. As a result, the biomass gas in the air-fuel mixture supplied to the intake passage 43 becomes thicker, and the A / F valve 41 is released from the fully open state, and the A / F valve 41 can be controlled.

この際、混合気中のバイオマスガスの濃さは、開閉バルブ６１の開度を調整することによって調整することができる。   At this time, the concentration of biomass gas in the air-fuel mixture can be adjusted by adjusting the opening degree of the open / close valve 61.

なお、エンジン４の負荷を変更する場合や、エンジン４の始動時は、制御部１０に設定されているＡ／Ｆバルブ４１の開度のままだとバイパス供給経路６を開通させている分、空気過剰率が急激に変化してしまいエンジンストールが発生することとなる。したがって、エンジン４の負荷を変更する場合や、エンジン４の始動時は、開閉バルブ６１を閉じてＡ／Ｆバルブ４１によるバイオマスガスの供給に戻し、その後、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても浄化ウインドウＷがリーン側に外れる場合は、再度開閉バルブ６１を開いてバイパス供給経路６を開通させる。   Note that when the load of the engine 4 is changed, or when the engine 4 is started, if the opening of the A / F valve 41 set in the control unit 10 is kept open, the bypass supply path 6 is opened. The excess air ratio changes abruptly and engine stall occurs. Therefore, when the load of the engine 4 is changed or when the engine 4 is started, the on-off valve 61 is closed and returned to the supply of biomass gas by the A / F valve 41, and then the A / F valve 41 is fully opened. When the purification window W is detached to the lean side, the opening / closing valve 61 is opened again to open the bypass supply path 6.

このようにしてバイオマスガス専焼エンジン１の運転を制御部１０によって制御することで、バイオマスガスの燃焼カロリーが不足してリーン側に浄化ウインドウを外れ、ＮＯｘが増大するといったことを防止することができる。   In this way, by controlling the operation of the biomass gas exclusive combustion engine 1 by the control unit 10, it is possible to prevent the combustion calories of the biomass gas from being insufficient and the purification window from being removed on the lean side to increase NOx. .

また、エンジン４の負荷または回転数の変更時に、開閉バルブ６１を閉じてＡ／Ｆバルブ４１によるバイオマスガスの供給に戻してからエンジン４の負荷または回転数の変更を行うように制御することで、急激な空燃比の変化を防止してエンジンストールの発生を回避することができる。
−実施例３−
図６は、制御部１０によるゼロガバナ３０の作動不良検出項目を示している。 Further, when the load or the rotational speed of the engine 4 is changed, control is performed so as to change the load or the rotational speed of the engine 4 after closing the opening / closing valve 61 and returning to the biomass gas supply by the A / F valve 41. Thus, it is possible to prevent the engine stall by preventing a sudden change in the air-fuel ratio.
Example 3
FIG. 6 shows items of malfunction detection of the zero governor 30 by the control unit 10.

すなわち、制御部１０の制御によって、バイオマスガスの燃焼カロリーが不足してリーン側に浄化ウインドウＷを外れ、ＮＯｘが増大するといったことを防止することができるのは、ゼロガバナ３０が正常に作動していることが前提であり、ゼロガバナ３０が作動不良を起こしている場合は、バイオマスガスの燃焼カロリーが不足しているのではなく、ゼロガバナ３０が作動不良を起こしていることが原因と考えられる。   That is, the control of the control unit 10 can prevent that the combustion calories of biomass gas are insufficient and the purification window W is removed to the lean side and NOx increases, and the zero governor 30 operates normally. If the zero governor 30 is malfunctioning, it is considered that the zero governor 30 is malfunctioning, not the calorie of combustion of biomass gas.

したがって、制御部１０は、Ａ／Ｆバルブ４１が全開になり、浄化ウインドウＷがリーン側に外れたことを前酸素センサ１３、後酸素センサ１４または全領域センサ１５が検出した場合、上記した実施例１および実施例２の制御の前に、ゼロガバナ３０の上流側から供給されるバイオマスガスの供給圧力が所定の圧力であり、ゼロガバナ３０を通過後の下流側の圧力が負圧になっていないかを検出するようになされている。この検出は、ガス供給経路３１におけるゼロガバナ３０の前後に、圧力スイッチ（図示省略）を設けて検出することができる。   Therefore, when the front oxygen sensor 13, the rear oxygen sensor 14 or the entire region sensor 15 detects that the A / F valve 41 is fully opened and the purification window W has moved to the lean side, the control unit 10 performs the above-described implementation. Before the control of Example 1 and Example 2, the supply pressure of the biomass gas supplied from the upstream side of the zero governor 30 is a predetermined pressure, and the downstream pressure after passing through the zero governor 30 is not a negative pressure. It is made to detect. This detection can be performed by providing a pressure switch (not shown) before and after the zero governor 30 in the gas supply path 31.

Ａ／Ｆバルブ４１が全開で、浄化ウインドウＷがリーン側に外れたことを前酸素センサ１３、後酸素センサ１４または全領域センサ１５が検出し、ゼロガバナ３０の上流側から供給されるバイオマスガスの供給圧力が所定の圧力であり、ゼロガバナ３０を通過後の下流側の圧力が負圧であることを検出すると、制御部１０は、ゼロガバナ３０の作動不良と判断し、警報を発する。この警報は、音を発するものであってもよいし、ランプなどが点滅するようになされたものであってもよいし、警報信号を何処かへ通信するものであってもよい。また、警報に連動して制御部１０は、エンジン４の停止プログラムへ移行するようになされたものであってもよい。   The front oxygen sensor 13, the rear oxygen sensor 14, or the entire region sensor 15 detects that the A / F valve 41 is fully opened and the purification window W has moved to the lean side, and the biomass gas supplied from the upstream side of the zero governor 30 When it is detected that the supply pressure is a predetermined pressure and the downstream pressure after passing through the zero governor 30 is a negative pressure, the control unit 10 determines that the zero governor 30 is malfunctioning and issues an alarm. This alarm may be a sound, a lamp etc. may be blinked, or an alarm signal may be communicated to somewhere. Further, the control unit 10 may be configured to shift to a stop program for the engine 4 in conjunction with the alarm.

これにより、前記した実施例１および実施例２のような制御を行う際のゼロガバナ３０の制御不良を事前に検出することができる。   Thereby, the control failure of the zero governor 30 at the time of performing control as in the first and second embodiments described above can be detected in advance.

なお、本実施の形態において、制御部１０は、Ａ／Ｆバルブ４１が全開になった場合を検出するようになされているが、Ａ／Ｆバルブ４１が全開になる以前に浄化ウインドウＷがリーン側に外れたことを前酸素センサ１３、後酸素センサ１４または全領域センサ１５が検出することも考えられる。したがって、制御部１０は、Ａ／Ｆバルブ４１が所定の開度以上大きくなった時点で、浄化ウインドウＷがリーン側に外れたことを前酸素センサ１３、後酸素センサ１４または全領域センサ１５が検出した場合に、ゼロガバナ３０の上流側から供給されるバイオマスガスの供給圧力が所定の圧力であり、ゼロガバナ３０を通過後の下流側の圧力が負圧になっていないかを検出するものであってもよい。
−実施例４−
図７は、バイオマスガス専焼エンジン１において、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても浄化ウインドウＷがリーン側に外れた際のＮＯｘの量とエンジン４の点火時期との関係を示している。すなわち、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても浄化ウインドウＷがリーン側に外れた場合は、エンジン４の点火時期をリタードさせることで、発生するＮＯｘの低減を図ることができることを示している。この情報は、制御部１０に入力されている。 In the present embodiment, the control unit 10 detects the case where the A / F valve 41 is fully opened, but the purification window W is lean before the A / F valve 41 is fully opened. It is also conceivable that the front oxygen sensor 13, the rear oxygen sensor 14, or the whole area sensor 15 detects that the sensor has moved to the side. Therefore, when the A / F valve 41 becomes larger than the predetermined opening degree, the control unit 10 determines that the purification oxygen W has moved to the lean side when the front oxygen sensor 13, the rear oxygen sensor 14 or the whole area sensor 15 When detected, the supply pressure of biomass gas supplied from the upstream side of the zero governor 30 is a predetermined pressure, and it is detected whether the downstream pressure after passing through the zero governor 30 is a negative pressure. May be.
Example 4
FIG. 7 shows the relationship between the amount of NOx and the ignition timing of the engine 4 when the purification window W deviates to the lean side even when the A / F valve 41 is fully opened in the biomass gas combustion engine 1. That is, when the purification window W is deviated to the lean side even when the A / F valve 41 is fully opened, it indicates that the NOx generated can be reduced by retarding the ignition timing of the engine 4. This information is input to the control unit 10.

通常、Ａ／Ｆバルブ４１は、最も燃費の良い位置で使用するようにセットされており、発生するＮＯｘが最も少ない位置にセットされていない。したがって、制御部１０は、ガス化炉２から供給されるバイオマスガスの燃焼カロリーが大幅に低下し、Ａ／Ｆバルブ４１を全開にしても、浄化ウインドウＷがリーン側に外れ、ＮＯｘが増大することとなった場合に、前記図７に基づいてエンジン４の点火時期を、ＮＯｘの低減を図ることができる位置にリタードさせることで、エンジン４の運転状態を浄化ウインドウＷ内に収めるように制御することができ、バイオマスガスが不足してリーン側に浄化ウインドウを外れ、ＮＯｘが増大するといったことを防止することができる。   Usually, the A / F valve 41 is set so as to be used at a position where the fuel efficiency is the best, and is not set at a position where the generated NOx is the smallest. Therefore, the control unit 10 significantly reduces the combustion calories of biomass gas supplied from the gasification furnace 2, and even if the A / F valve 41 is fully opened, the purification window W is moved to the lean side and NOx increases. In such a case, the ignition timing of the engine 4 is retarded to a position where NOx can be reduced based on FIG. 7, so that the operation state of the engine 4 is controlled within the purification window W. It is possible to prevent the biomass gas from running out and the purification window to the lean side and NOx from increasing.

なお、エンジン４の運転状態が浄化ウインドウＷからリーン側に外れた状態が改善され、Ａ／Ｆバルブ４１を全開する必要がなくなり、エンジン４の運転状態を浄化ウインドウＷ内に収めることができるようになった場合には、制御部１０によって、リタードさせていた点火時期を元に戻すように制御する。   In addition, the state in which the operating state of the engine 4 is deviated from the purification window W to the lean side is improved, so that the A / F valve 41 does not need to be fully opened, and the operating state of the engine 4 can be accommodated in the purification window W. In this case, the control unit 10 performs control so that the retarded ignition timing is restored.

また、制御部１０は、この制御を行う前に、前記した実施例３の制御によってゼロガバナ３０の作動不良を検出する制御を行ってもよい。
−実施例５−
図８は、バイオマスガス専焼エンジン１におけるエンジン４の運転時に、Ａ／Ｆバルブ４１のパータベーション制御時のバルブ開度の経時的変化と、Ａ／Ｆバルブ４１の開度の変動幅との関係を示している。 Further, the control unit 10 may perform control to detect the malfunction of the zero governor 30 by the control of the above-described third embodiment before performing this control.
-Example 5
FIG. 8 shows the relationship between the change over time of the valve opening during the perturbation control of the A / F valve 41 and the fluctuation range of the opening of the A / F valve 41 during operation of the engine 4 in the biomass gas combustion engine 1. Is shown.

すなわち、制御部１０は、バイオマスガスの燃焼カロリーが大幅に低下し、Ａ／Ｆバルブ４１が全開あるいは全開近くになった場合に、パータベーション制御を行っていたＡ／Ｆバルブ４１の開度の変動幅Ｒ１を、通常よりも所定量だけ増大させた開度の変動幅Ｒ２に変更する。これにより、空燃比の制御速度を向上させ、Ａ／Ｆバルブ４１のオーバーシュート時間を短くすることができる。したがって、バイオマスガスが不足してリーン側に浄化ウインドウＷが外れ、ＮＯｘが増大する時間を短くして排気ガス濃度の低下を図ることができる。   That is, the controller 10 determines the degree of opening of the A / F valve 41 that has been performing the perturbation control when the combustion calories of the biomass gas are significantly reduced and the A / F valve 41 is fully opened or nearly fully opened. The fluctuation range R1 is changed to the fluctuation range R2 of the opening degree that is increased by a predetermined amount than usual. Thereby, the control speed of the air-fuel ratio can be improved and the overshoot time of the A / F valve 41 can be shortened. Accordingly, the exhaust gas concentration can be reduced by shortening the time during which the biomass gas is insufficient and the purification window W is disengaged on the lean side and NOx is increased.

なお、図８では、Ｚ特性を有する前酸素センサ１３および後酸素センサ１４によってＡ／Ｆバルブ４１が全開あるいは全開近くになった場合を検出するようになされているため、Ａ／Ｆバルブ４１が全開になってから以降は、どの程度オーバーシュートしているのか、その程度を把握することができない。したがって、Ａ／Ｆバルブ４１の開度の変動幅Ｒ２は、通常の開度の変動幅Ｒ１より所定量だけ増大させた固定値に設定されている。しかし、制御部１０は、前酸素センサ１３および後酸素センサ１４ではなく、全領域センサ１５によって、Ａ／Ｆバルブ４１が全開あるいは全開近くになった場合を検出するようにしてもよい。この場合、図９に示すように、どの程度オーバーシュートしたかを把握することができるので、この全領域センサ１５の検出結果に基づいてＡ／Ｆバルブ４１の開度の変動幅Ｒ３を決定することができることとなり、より的確な制御が可能となる。   In FIG. 8, since the A / F valve 41 is fully opened or close to being fully opened by the front oxygen sensor 13 and the rear oxygen sensor 14 having the Z characteristic, the A / F valve 41 is Since it is fully open, it is impossible to know how much overshoot has occurred. Therefore, the fluctuation range R2 of the opening degree of the A / F valve 41 is set to a fixed value that is increased by a predetermined amount from the fluctuation range R1 of the normal opening degree. However, the control unit 10 may detect not only the front oxygen sensor 13 and the rear oxygen sensor 14 but the full-area sensor 15 when the A / F valve 41 is fully opened or nearly fully opened. In this case, as shown in FIG. 9, it is possible to grasp how much the overshoot has occurred, and therefore, the fluctuation range R3 of the opening degree of the A / F valve 41 is determined based on the detection result of the whole area sensor 15. Therefore, more accurate control is possible.

オーバーシュートが解消され、前回していたＡ／Ｆバルブ４１を閉じることができるようになってから以降は、所定開度、例えば８０％程度の開度に閉じることができるようになってから通常の開度の変動幅Ｒ１に戻すように、制御部１０によって制御する。   After the overshoot has been resolved and the previous A / F valve 41 can be closed, it is normal that the A / F valve 41 can be closed to a predetermined opening, for example, about 80%. It is controlled by the control unit 10 so as to return to the fluctuation range R1 of the opening.

なお、オーバーシュート時のＡ／Ｆバルブ４１の開度の変動幅Ｒ２、Ｒ３は、Ａ／Ｆバルブ４１の開度を急激に変化させるジャンプ、徐々に変化させて微調整を行うランプ、の双方を変動させるものであってもよいし、何れか一方を変動させるものであってもよい。変動幅Ｒ３を決定する際は、例えば、Ｒ３＝［Ｒ１×（全領域センサ１５の検出結果−全領域センサ１５の目標値）／パータベーション制御の目標値］によって算出することができる。   Note that the fluctuation ranges R2 and R3 of the opening degree of the A / F valve 41 at the time of overshoot are both jumps that suddenly change the opening degree of the A / F valve 41 and ramps that make fine adjustments by changing gradually. May be changed, or one of them may be changed. When the fluctuation range R3 is determined, for example, R3 = [R1 × (detection result of all area sensor 15−target value of all area sensor 15) / target value of perturbation control].

また、制御部１０は、この制御を行う前に、前記した実施例３の制御によってゼロガバナ３０の作動不良を検出する制御を行ってもよい。   Further, the control unit 10 may perform control to detect the malfunction of the zero governor 30 by the control of the above-described third embodiment before performing this control.

前記した実施例１ないし実施例５の各制御は、一つまたは複数を組み合わせて実行するものであってもよい。また、運転状況に応じて好適な制御を選択するものであってもよい。例えば、図１０に示すように、実施例１の制御の場合、スロットルバルブ４４の開度の全領域において、バイオマスガスの増加を図ることができるが、実施例２の制御の場合、スロットルバルブ４４の開度が小さい領域ではバイオマスガスの増加効果を充分に得ることができるが、スロットルバルブ４４の開度が増して行くとバイオマスガスの増加効果は徐々に小さくなってしまう。したがって、その時の運転状況に応じて、制御部１０が、実施例１の制御を行うか、実施例２の制御を行うか、好適な制御を選択するようになされたものであってもよい。   Each control in the first to fifth embodiments described above may be executed in combination of one or more. Further, a suitable control may be selected according to the driving situation. For example, as shown in FIG. 10, in the case of the control of the first embodiment, the biomass gas can be increased in the entire range of the opening of the throttle valve 44. In the case of the control of the second embodiment, the throttle valve 44 is used. Although the increase effect of biomass gas can be sufficiently obtained in the region where the opening degree is small, the increase effect of biomass gas gradually decreases as the opening degree of the throttle valve 44 increases. Therefore, according to the driving | running state at that time, the control part 10 may be made to select suitable control whether to perform control of Example 1, control of Example 2, or.

このようにして構成されるバイオマスガス専焼エンジン１は、コージェネレーション装置（図示省略）の駆動源として好適に使用することができる。また、ガスヒートポンプ装置（図示省略）の駆動源としても好適に使用することができる。   The biomass gas combustion engine 1 configured in this manner can be suitably used as a drive source for a cogeneration apparatus (not shown). Moreover, it can be used suitably also as a drive source of a gas heat pump apparatus (illustration omitted).

なお、ガス化炉２は、木材チップや籾殻などのバイオマス原料を加熱分解する炉によって構成されているが、このガス化炉２としては、木質原料のものに限定されるものではなく、ゴミやプラスチック廃棄物などの他のバイオマス原料を加熱分解するものであってもよい。また、加熱分解によってバイオマスガスを発生させるものに限定されるものではなく、生ごみ、下水、糞尿などを発酵させてバイオマスガスを発生させる発酵系のガス化炉２を使用するものであってもよい。発酵系のガス化炉２の場合も、バイオマスガスの発生量を厳密に制御することが難しく、燃焼カロリーが不足することが考えられるので、本発明は有効となる。   In addition, although the gasification furnace 2 is comprised by the furnace which heat-decomposes biomass raw materials, such as a wood chip and a rice husk, as this gasification furnace 2, it is not limited to the thing of a wood raw material, Other biomass raw materials such as plastic waste may be thermally decomposed. Moreover, it is not limited to what generates biomass gas by thermal decomposition, Even if it uses the fermentation type gasification furnace 2 which ferments raw garbage, sewage, manure, etc. and generates biomass gas Good. Also in the case of the fermentation gasification furnace 2, it is difficult to strictly control the amount of biomass gas generated, and it is conceivable that the combustion calories are insufficient, so the present invention is effective.

１ バイオマスガス専焼エンジン
１０ 制御部
１３ 前酸素センサ
１４ 後酸素センサ
１５ 全領域センサ
２ ガス化炉
３０ ゼロガバナ
３０ａ ダイヤフラム
３０ｂ アクチュエータ
３０ｃ 大気圧解放経路（空気出口）
３０ｄ 圧力調整弁（可変バルブ）
３２ 空気供給経路
４ エンジン
４１ Ａ／Ｆバルブ
４４ スロットルバルブ
６ バイパス供給経路
６１ 開閉バルブ
Ｗ 浄化ウインドウ
Ｒ１ 変動幅
Ｒ２ 変動幅
Ｒ３ 変動幅 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biomass gas exclusive combustion engine 10 Control part 13 Front oxygen sensor 14 Rear oxygen sensor 15 Whole area sensor 2 Gasifier 30 Zero governor 30a Diaphragm 30b Actuator 30c Atmospheric pressure release path (air outlet)
30d Pressure regulating valve (variable valve)
32 Air supply path 4 Engine 41 A / F valve 44 Throttle valve 6 Bypass supply path 61 On-off valve W Purification window R1 Fluctuation width R2 Fluctuation width R3 Fluctuation width

Claims (5)

ガス化炉で生成されたバイオマスガスが、ゼロガバナからエンジンのＡ／Ｆバルブに供給されるようになされたガスエンジンであって、
ゼロガバナのダイヤフラム上のアクチュエータに開口された空気出口には、可変バルブが設けられるとともに、このアクチュエータに空気圧を加えることができる空気供給経路が接続され、
設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、空気供給経路からアクチュエータに空気圧を加えるとともに可変バルブによってその空気圧を調整してＡ／Ｆバルブに供給されるバイオマスガスの供給圧力を高くするように制御する制御部が設けられたことを特徴とするバイオマスガス専焼エンジン。 A gas engine in which biomass gas generated in a gasifier is supplied from an zero governor to an A / F valve of an engine,
A variable valve is provided at the air outlet opened to the actuator on the diaphragm of the zero governor, and an air supply path through which air pressure can be applied to the actuator is connected.
When the opening of the A / F valve corresponding to the excess air ratio linked to the set load exceeds a predetermined opening, the air pressure is applied to the actuator from the air supply path and the air pressure is adjusted by the variable valve. A biomass gas combustion engine characterized by comprising a control unit that controls to increase the supply pressure of biomass gas supplied to the A / F valve. 制御部は、エンジンの負荷または回転数の変更時に、バイオマスガスの供給圧力を大気圧に戻してからエンジンの負荷または回転数の変更を行う請求項１記載のバイオマスガス専焼エンジン。   2. The biomass gas combustion engine according to claim 1, wherein the control unit changes the engine load or the rotational speed after returning the supply pressure of the biomass gas to the atmospheric pressure when the engine load or the rotational speed is changed. 制御部は、Ａ／Ｆバルブの開度を検出し、バイオマスガスの供給圧力が正常であるか否かを検出し、ゼロガバナの出口圧力を検出し、排気ガスの全領域センサまたは酸素センサの出力を検出し、
設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、バイオマスガスの供給圧力が正常であり、ゼロガバナの出口圧力が負圧であり、排気ガスがリーンになるとゼロガバナの作動不良を検出する請求項１または２記載のバイオマスガス専焼エンジン。 The control unit detects the opening degree of the A / F valve, detects whether or not the supply pressure of the biomass gas is normal, detects the outlet pressure of the zero governor, and outputs the exhaust gas full range sensor or the oxygen sensor Detect
The biomass gas supply pressure is normal and the zero governor outlet pressure is negative when the A / F valve opening corresponding to the excess air ratio associated with the set load is greater than the predetermined opening. The biomass gas combustion engine according to claim 1 or 2, wherein when the exhaust gas becomes lean, a malfunction of the zero governor is detected . ガス化炉で生成されたバイオマスガスが、ゼロガバナからエンジンのＡ／Ｆバルブに供給されるようになされたガスエンジンであって、
Ａ／Ｆバルブをリーン側およびリッチ側に変動させてパータベーション制御を行うようになされた制御部を有し、
当該制御部は、設定の負荷と連動した空気過剰率に対応したＡ／Ｆバルブの開度よりも所定開度以上大きくなった場合に、パータベーション制御を行う変動幅を大きくするようになされたことを特徴とするバイオマスガス専焼エンジン。 A gas engine in which biomass gas generated in a gasifier is supplied from an zero governor to an A / F valve of an engine,
A control unit configured to perform perturbation control by changing the A / F valve to the lean side and the rich side;
The control unit is configured to increase the fluctuation range for performing perturbation control when the opening degree is larger than a predetermined opening degree than the opening degree of the A / F valve corresponding to the excess air ratio interlocked with the set load. This is a biomass gas-fired engine. 制御部は、全領域センサからの信号を元にして変動幅を変更するようになされた請求項４記載のバイオマスガス専焼エンジン。 The biomass gas combustion engine according to claim 4, wherein the control unit is configured to change the fluctuation range based on a signal from the entire region sensor .
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