KR101235526B1 - 가스 엔진의 노킹 제어 장치 - Google Patents

가스 엔진의 노킹 제어 장치 Download PDF

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토모히코 스기모토
테츠오 토쿠오카
히로요시 이시이
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

노킹 제어 장치(1)는 가스 엔진(2)의 실린더(3)에 소정 강도 이상의 노킹의 발생 여부를 사이클마다 판정 가능한 노킹 판정 장치(24)와, 노킹 판정 장치(24)가 소정 강도 이상의 노킹이 발생했다고 판정한 경우에 적산 변수(CT)에 1을 가산하고, 노킹 판정 장치(24)가 소정 강도 이상의 노킹이 발생하지 않았다고 판정한 경우에 적산 변수(CT)로부터 1을 감산하는 적산 변수 연산부(30) 및 적산 변수(CT)가 역치 이상이 된 경우에 실린더(3)의 출력을 저하시키는 주 제어 장치(20)를 구비하고 있다.

Description

가스 엔진의 노킹 제어 장치 {KNOCK CONTROL DEVICE FOR A GASOLINE ENGINE}
본 발명은 천연 가스나 도시 가스 등의 가스 연료를 이용하는 가스 엔진의 노킹(knocking) 제어 장치에 관한 것이다.
최근 공장 등에 있어서, 전력 회사로부터 공급되는 계통(系統) 전력과, 공장 내에 일정한 장소에 설치된 가스 엔진으로 발전기를 구동하여 얻을 수 있는 발전 전력을 연계시켜 사용하는 전력 시스템이 제공되고 있다. 가스 엔진은 희박(lean) 상태에서 연소가 이루어지면 에너지 효율이 양호하여 일정 부하로 운전하는 발전 설비에 이용하는데 적합하다. 그러나, 가스 엔진에서는 운전시에 노킹 등의 이상(異常) 연소가 발생할 수 있다. 노킹은 연소 행정에 있어서 미연 혼합기(未燃 混合氣)가 자기 착화하여 화염이 전파되어 오기 전에 연소가 일어나는 현상이고, 이때에 발생하는 압력파가 엔진에 부담을 주어 엔진이 손상될 수도 있다. 이 때문에, 소정 강도 이상의 노킹의 발생을 억제하도록 엔진의 출력을 적절히 제어할 필요가 있다.
특개2007-247569호 일본 공보에는, 가스 엔진의 노킹의 발생을 방지하는 노킹 제어 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 평가 대상이 되는 노킹이 설정 사이클 중에 발생한 빈도를 계산하여, 이 노킹 빈도가 소정 빈도를 초과할 때에 해당하는 실린더로의 연료 공급량을 감소시킨다. 따라서, 이 장치에 의하면, 가스 엔진에서의 노킹의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
그러나, 상기 공보에 개시된 장치에서는, 설정 사이클수가 경과하여 노킹 빈도가 산출될 때까지는 노킹의 발생 상황이 연료 공급량의 제어에 반영되지 않는다. 따라서, 노킹의 제어에 지연이 발생하고, 제어 응답성이 우수하다고 할 수 없고, 정확하게 노킹이 회피되었다고는 할 수 없다. 또한, 노킹이 연속 발생하여 실린더 온도가 상승하는 경우에도, 설정 사이클 중에서의 노킹 빈도가 소정 빈도를 초과할 때까지는 연료 공급량을 감소시키는 제어가 행해지지 않는다. 따라서, 노킹의 발생을 충분히 억제할 수 없고, 엔진의 열 부하가 막대하게 되는 경우도 발생한다. 더욱이, 단일의 어느 실린더의 연료 공급량을 저하시키는 경우, 엔진 전체로서 출력을 유지하기 위해 다른 실린더가 과부하되는 경우가 있다.
여기서, 본 발명은 제어 응답성이 양호하여 노킹의 발생을 충분히 억제할 수 있고, 엔진 실린더의 열 부하도 과대해지지 않는 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 가스 엔진의 노킹 제어 장치는 가스 엔진의 실린더에 소정 강도 이상의 노킹의 발생 여부를 사이클마다 판정가능한 노킹 판정부와, 상기 노킹 판정부가 소정 강도 이상의 노킹이 발생했다고 판정한 경우에 적산 변수에 소정 수를 가산(加算)하고, 상기 노킹 판정부가 소정 강도 이상의 노킹이 발생하지 않았다고 판정한 경우에 상기 적산 변수로부터 소정 수를 감산(減算)하는 적산 변수 연산부 및 상기 적산 변수가 역치(threshold value) 이상이 된 경우에 상기 실린더의 출력을 저하시키는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 소정 강도 이상의 노킹의 발생 횟수를 적산 변수에 누적하여 가산하고, 이 적산 변수가 역치 이상으로 된 경우에 실린더의 출력을 저하시키기 때문에, 어느 사이클수의 경과를 기다리지 않고도 노킹의 발생 상황이 실린더 출력의 제어에 반영된다. 따라서, 노킹 제어에 있어서, 지연이 발생하지 않는 제어를 실현할 수 있고, 제어 응답성이 향상된다. 또한, 노킹 판정부가 소정 강도 이상의 노킹이 발생하지 않았다고 판정한 경우에도, 적산 변수는 리셋(reset)되지 않고 적산 변수로부터 소정 수를 감산할 뿐이기 때문에, 노킹이 순간적으로 집중하여 발생한 경우에는 적산 변수가 역치 이상이 되어, 노킹의 발생을 신속하게 억제하는 것이 가능해진다.
상기 제어부는 상기 적산 변수가 상기 역치 이상이 된 경우에, 상기 실린더에 대한 연료 공급 기간을 감소시키는 것에 의해 상기 실린더의 출력을 저하시킬 수 있다.
상기 구성에 의하면, 가스 엔진의 실린더에 공급되는 혼합기의 공기 과잉률이 증가하기 때문에, 실런더의 출력이 저하하여 노킹의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 연료 공급 압력을 조절하여 실린더의 출력을 저하시킬 수도 있다.
상기 제어부는 상기 노킹 판정부에 의해 판정된 소정 강도 이상의 노킹이 설정 사이클수 동안에 소정 횟수 이상 발생한 경우에, 상기 실린더에 대한 착화 타이밍을 지각(遲角, retard)시킬 수 있다.
상기 구성에 의하면, 가령 적산 변수가 역치 이상이 되지 않는 상태로 노킹이 많이 발생한 경우에도, 착화 타이밍을 지각(遲角)하는 것으로 노킹의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 지각(遲角)함으로써 출력 효율이 저하되는 경우에는 지각(遲角)하여 실린더의 출력을 저하시킬 수도 있다.
상기 가스 엔진은 복수의 실린더를 가지고 있고, 상기 제어부는 상기 적산 변수가 소정의 역치 이상으로 된 실린더가 소정 수를 초과하는 경우에는 상기 가스 엔진의 출력 상한치를 저하시킬 수 있다.
예를 들면, 전체 실린더 중 복수의 실린더에서 전술한 출력을 저하시키는 제어가 동시에 실행된 경우에는, 엔진 전체로서 목표 출력을 달성하기 위해, 나머지 실린더에 있어서 부하가 증가하여 노킹이 유발될 가능성이 있다. 그러나, 상기 구성에 의하면, 전술한 출력을 저하시키는 제어가 소정 수를 초과하는 복수의 실린더에서 동시에 실행된 경우에는, 가스 엔진의 출력 상한치를 낮출 수 있기 때문에, 나머지 실린더에서 노킹이 유발되는 것을 방지하는 것이 가능하고, 이들의 실린더가 과부하되는 것도 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 엔진의 노킹 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 노킹 판정 장치가 수행하는 연소 상태 판정을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 주 제어 장치의 노킹 제어에 관한 기능 블럭도이다.
도 4는 도 1에 도시된 주 제어 장치가 실행하는 노킹 제어를 설명하는 플로차트(flow chart)이다.
도 5는 도 1에 도시한 주 제어 장치가 실행하는 노킹 제어 중 연료 분사 시간 저감 제어를 설명하는 타이밍 차트(timing chart)이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 엔진(2)의 노킹 제어 장치(1)를 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 엔진(2)은 천연 가스나 도시 가스 등의 가스 연료를 주 연료로 하는 왕복형 다기통 4스트로크(stroke) 엔진이고, 발전 설비의 원동기로서 사용되고 있다. 도 1에는 가스 엔진(2)의 실린더(3)의 하나를 대표하여 도시하지만, 도시하지 않은 다른 실린더도 동일한 구성으로 되어 있다.
실린더(3)에는 피스톤(4)이 왕복 운동 가능하게 삽입되어 있고, 피스톤(4)은 출력축인 크랭크축(미도시)과 연결되어 있다. 실린더(3) 내에서의 피스톤(4)의 상방은 주 연소실(5)을 이루고 있다. 주 연소실(5)에는 급기 밸브(6)를 통해 급기 포트(7)가 접속되는 것과 동시에, 배기 밸브(8)를 통해 배기 포트(9)가 접속되어 있다. 급기 포트(7) 내에는 가스 연료를 분사하는 주 연료 가스 공급 밸브(10)가 설치되어 있다. 또한, 주 연료실(5)에는 부 연소실(11)이 인접하고 있다. 부 연소실(11)은 격벽(12)을 통해 주 연소실(5)과 구획되고, 격벽(12)에 형성된 연통공(13)을 통하여 주 연소실(5)과 연통하고 있다. 이 부 연소실(11)에는 가스 연료를 분사하는 부 연료 가스 공급 밸브(14)와 혼합기를 연소시키기 위한 점화 플러그(15)가 설치되어 있다.
이 가스 엔진(2)에 의하면, 급기 행정에 있어서, 주 연소실(5)에는 급기 포트(7)로부터 공기와 주 연료 가스 공급 밸브(10)가 분사하는 가스 연료를 포함하는 혼합기가 공급되고, 부 연소실(11)에는 부 연료 가스 공급 밸브(14)가 분사하는 가스 연료를 포함하는 혼합기가 공급된다. 압축 행정에 있어서 주 연소실(5) 및 부 연소실(11) 내의 혼합기가 압축된 후, 점화 플러그(15)가 소정의 타이밍으로 작동하여 부 연소실(11) 내의 혼합기가 착화된다. 부 연소실(11) 내에서 발생한 화염은 연통공(13)을 통하여 주 연소실(5) 내로 전파되고, 주 연소실(5) 내의 혼합기가 착화된다. 이에 의해 피스톤(4)이 하강한다(팽창 행정). 그리고, 배기 행정에 있어서, 주 연소실(5) 내의 가스는 배기 포트(9)를 통하여 외부에 배출된다. 또한, 배기 포트(9)에 접속되는 배기 통로(16)는 도시하지 않은 과급기(過給機)에 접속되고, 이 배기 통로(16)에 개재되는 바이패스(bypass) 통로(17)에는 급기압을 조정하기 위한 배기 바이패스 밸브(18)가 설치되어 있다.
가스 엔진(2)은 상기 4행정을 1사이클로 하여 작동하고, 이 1사이클 동안에 피스톤(4)이 2왕복하고 크랭크축이 2회전한다. 그리고, 1사이클 동안에서의 피스톤(4)의 위치 또는 크랭크축의 회전각(크랭크각)이 가스 엔진(2)의 위상각으로써 취급된다.
노킹 제어 장치(1)는 CPU, 기억 장치 및 입출력 인터페이스(interface)를 갖는 주 제어 장치(20)(제어부)를 구비하고 있다. 기억 장치에는 후술하는 노킹 제어의 프로그램이 기억되고, CPU에 의해 이 프로그램이 실행된다.
주 제어 장치(20)는 주 연료 가스 공급 밸브(10) 및 부 연료 가스 공급 밸브(14)를 구동하는 가스 밸브 제어 장치(21)에 접속되고, 이 가스 밸브 제어 장치(21)에 지령 신호를 출력하여 각 연료 가스 공급 밸브(10, 14)를 구동 제어한다. 또한, 주 제어 장치(20)는 점화 플러그(15)를 구동하는 점화 플러그 드라이버(driver)(22)에 접속되어 있다. 주 제어 장치(20)는 이 드라이버(22)에 지령 신호를 출력하여 점화 플러그(15)를 구동 제어하고, 이에 의해 혼합기의 착화 타이밍을 제어한다. 또한, 연료 가스 공급 밸브(10, 14) 및 점화 플러그(15)의 구동 제어는 각각의 실린더(3)마다 독립하여 행해진다.
노킹 제어 장치(1)는 가스 엔진(2)의 위상각을 검지(檢知)하기 위한 위상각 검지 장치(23)를 구비하고, 주 제어 장치(20)에는 위상각 검지 장치(23)로부터의 위상각 정보가 입력되도록 구성된다. 위상각 검지 장치(23)는 전자 픽업(pickup), 근접 스위치 또는 로터리 인코더(rotary encoder)에 의해 구성될 수 있다.
노킹 제어 장치(1)는 노킹의 출현을 검지하는 노킹 판정 장치(24)(노킹 판정부)를 구비하고 있다. 이 노킹 판정 장치(24)에는 위상각 검지 장치(23)와 실린더(3)의 내압을 검지하는 기통 내압 센서(25)가 접속되어 있다. 노킹 판정 장치(24)는 위상각 검지 장치(23)로부터의 위상각 정보에 기초하여 가스 엔진(2)의 사이클을 파악하고, 실린더(3)의 내압 변동에 기초하여 각 사이클마다 실린더(3) 내의 연소 상태가 「정상」, 「실화(失火)」, 「소(小) 노크」「대(大), 중(中) 노크」의 4개의 상태 중 어느 쪽에 속하는 것인가를 판정한다. 기통 내압 센서(25)는 각 실린더(3)에 개별적으로 설치되어 있고, 노킹 판정 장치(24)는 각 실린더(3)의 연소 상태를 개별적으로 판정한다. 주 제어 장치(20)에는 노킹 판정 장치(24)에 의한 판정 결과가 입력되도록 구성되어 있다.
주 제어 장치(20)에는 그 밖에 발전기 출력, 급기압, 급기 온도 등이 입력되도록 구성되어 있다. 주 제어 장치(20)는 발전기 출력에 대하여 소정의 급기압이 되도록 배기 바이패스 밸브(18)의 개도(開度)를 조절하는 제어를 행한다. 또한, 가스 밸브 제어 장치(21)는 가스 연료의 분사 압력이 급기압보다도 소정 값 이상 커지도록 조절하고, 이에 의해 전자 밸브인 주 연료 가스 공급 밸브(10)는 급기압의 대소에 관계없이 안정된 개폐 작동이 이루어진다.
도 2는 도 1에 도시한 노킹 판정 장치(24)가 수행하는 연소 상태 판정을 설명하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기통 내압 센서(25)에 의해 기통 내압의 파형이 계측되면, 노킹 판정 장치(24)는 이 파형을 필터에 통과시켜 고주파 성분을 추출한다. 데이터를 추출하는 범위는 피스톤이 상사점에 도달한 후의 소정 시간(예를 들면, 20 msec)으로 설정된다. 그리고, 이 시간 내에서의 고주파 성분이 복수 개(N) 샘플링(sampling)되고, 샘플링된 각 성분의 압력(Pf)의 평균치가 산출된다. 이 평균치가 제1 역치 이상인 경우에는, 실린더의 연소 상태가 「대(大), 중(中) 노크」의 상태인 것으로 판정되고, 이 평균치가 제1 역치 미만이고 제2 역치 이상인 경우에는, 실린더의 연소 상태가 「소(小) 노크」의 상태인 것으로 판정된다(또한, 제2 역치는 제1 역치보다도 작다). 「소(小) 노크」 및 「대(大), 중(中) 노크」는 모두 실린더(3)에 노킹이 발생하고 있는 것을 표시하고 있는데, 「대(大), 중(中) 노크」는 소정 강도 이상의 노킹이 발생하고 있는 것을 표시하고 있고, 「소(小) 노크」는 소정 강도 미만의 노킹이 발생하고 있는 것을 표시하고 있다.
또한, 기통 내압 센서(25)에 의해 기통 내압의 파형이 계측되면, 노킹 판정 장치(24)는 상사점 전후의 기통 내압을 비교하고, 이 비교에 의해 얻은 압력 편차(ΔP)가 역치를 초과하고 있는지 여부를 판정한다. 압력 편차(ΔP)가 역치 미만인 경우에는, 실린더의 연소 상태가 「실화(失火)」의 상태인 것으로 판정되고, 압력 편차(ΔP)가 역치 이상이고, 상기 평균치가 제2 역치 미만인 경우에는, 실린더의 연소 상태가 「정상」의 상태인 것으로 판정된다.
도 3은 도 1에 도시한 주 제어 장치(20)의 노킹 제어에 관한 기능 블럭도이다. 또한, 도 3에는 실린더마다 개별적으로 실시되는 기능을 상부에 도시하고, 전체 실린더에 대하여 통합적으로 실시되는 기능을 하부에 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 주 제어 장치(20)는 적산 변수 연산부(30), 역치 기억부(31), 비교기(32), 연료 저감 제어부(33), 발생 빈도 판정부(34), 지각(遲角) 제어부(35), 출력 리미터(limiter)부(37), 엔진 부하 제어부(38) 및 연료 저감 실린더수 판정부(39)를 가지고 있다.
적산 변수 연산부(30)는 노킹 판정 장치(24)로부터 「대(大), 중(中) 노크」가 입력되면, 적산 변수(CT)에 1을 가산하고, 노킹 판정 장치(24)로부터 「소(小) 노크」, 「정상」 또는 「실화(失火)」가 입력되면 적산 변수(CT)로부터 1을 감산한다. 비교기(32)는 이 적산 변수(CT)와 역치 기억부(31)에 기억된 소정의 역치를 비교하여 적산 변수(CT)가 역치 이상인지 아닌지를 판정한다. 비교기(32)에 있어서, 적산 변수(CT)가 역치 이상이라고 판정된 경우에는 연료 저감 제어부(33)는 주 연료 가스 공급 밸브(10)(도 1 참조)의 개방 기간 즉, 연료 분사 기간을 저감하는 제어를 실행한다. 역치 기억부(31)에 기억된 소정의 역치로써는 바람직하게는 3일 수 있고, 또는 2일 수도 있으나, 이것 이외일 수도 있다.
발생 빈도 판정부(34)는 소정의 설정 사이클수 동안에 「대(大), 중(中) 노크」가 소정 횟수 이상 발생했는지를 판정한다. 구체적으로는, 예를 들면, 엔진(2)의 50사이클 동안에 「대(大), 중(中) 노크」가 2회 이상 발생했는지를 판정한다. 지각(遲角) 제어부(35)는 50사이클 동안에 「대(大), 중(中) 노크」가 2회 이상 발생한 경우에 점화 타이밍을 지각(遲角)하는 제어를 실행한다. 한편, 공지된 대로, 점화 타이밍이 지각(遲角)되면 해당 실린더의 출력이 감소하고, 점화 타이밍이 진각(進角)되면 해당 실린더의 출력이 증가한다.
출력 리미터부(37)는 가스 엔진(2)(도 1 참조)의 출력 상한치를 설정한다. 또한, 가스 엔진(2)의 출력은 이에 접속되는 발전기(미도시)의 출력이 된다. 엔진 부하 제어부(38)는 출력 리미터부(37)를 통해 입력되는 출력 설정치에 발전기(미도시)의 출력 계측치가 근접하도록 주 연료 가스 공급 밸브(10)에 의한 연료 분사 기간을 제어한다. 연료 저감 실린더수 판정부(39)는 연료 분사 기간을 저감시키는 제어가 실행된 실린더의 수(N)를 계산하고, 이 수(N)가 소정 수를 초과하는 경우에는 출력 리미터부(37)에 있어서의 출력 상한치를 낮추도록 설정한다. 구체적으로는, 출력 리미터부(37)의 초기 출력 상한치를 LD1으로 하면, 출력 상한치 LD는 이하의 식으로 설정된다. 즉, 연료 저감 제어부(33)에 의한 제어가 동시에 실행된 실린더수(N)가 증가할수록, 3%씩 출력 상한치가 감소하도록 가중치가 부여된다.
(수 1)
LD = {1 - 0.03(N - 1)}ㆍLD1
도 4는 도 1에 도시된 주 제어 장치(20)가 실행하는 노킹 제어를 설명하는 플로차트(flow chart)이다. 도 5는 도 1에 도시한 주 제어 장치(20)가 실행하는 노킹 제어 중 연료 분사 시간 저감 제어를 설명하는 타이밍 차트(timing chart)이다. 이하, 도 3 및 도 5를 참조하면서 도 4에 따라 노킹 제어의 흐름을 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 노킹 판정 장치(24)가 가스 엔진(2)의 실린더(3) 내의 연소 가스가 「정상」, 「실화(失火)」, 「소(小) 노크」 또는 「대(大), 중(中) 노크」의 4개의 상태 중 어느 쪽에 속하는 것인지 사이클마다 판정한다(스텝 S1).
다음으로, 노킹 판정 장치(24)의 판정 결과가 「대(大), 중(中) 노크」인 경우에는(스텝 S2), 발생 빈도 판정부(34)는 「대(大), 중(中) 노크」가 설정 사이클수(예를 들면, 50사이클) 내에 소정 횟수(예를 들면, 2회) 이상 발생하고 있는지 없는지를 판정한다(스텝 S3). 스텝 S3에서 예(Yes)인 경우에는, 지각(遲角) 제어부(35)가 설정 사이클수(예를 들면, 50사이클)동안 점화 타이밍을 지각(遲角)시키는 제어를 실행한다(스텝 S4). 스텝 S3에서 아니오(No)인 경우에는, 그대로 스텝 S5로 진행한다.
다음으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 적산 변수 연산부(30)는 적산 변수(CT)에 1을 가산한다(스텝 S5). 한편, 적산 변수(CT)의 초기치는 제로(zero)이다. 스텝 S2에서 아니오(No)인 경우에는, 적산 변수 연산부(30)는 적산 변수(CT)로부터 1을 감산한다(스텝 S6). 다음으로, 적산 변수 연산부(30)는 적산 변수(CT)가 0보다 큰지 아닌지를 판정한다(스텝 S8). 스텝 S8에서 아니오(No)인 경우에는, 적산 변수(CT)에 0을 대입한 후에 스텝 S1으로 되돌아간다(스텝 S7).
스텝 S8에서 예(Yes)인 경우에는, 비교기(32)가 적산 변수(CT)가 소정의 역치(예를 들면, 3) 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S9). 스텝 S9에서 아니오(No)인 경우에는, 스텝 S1으로 되돌아간다. 스텝 S9에서 예(Yes)인 경우에는, 연료 저감 제어부(33)가 주 연료 가스 공급 밸브(10)(도 1 참조)의 1사이클에서의 연료 분사 기간을 저감시키는 제어를 실행한다(스텝 S10). 또한, 그 후의 소정 기간(예를 들면, 30초) 동안에 적산 변수(CT)가 역치(예를 들면, 3) 이상이 되는 경우가 없으면, 연료 저감 제어부(33)는 연료 분사 기간 저감 제어를 정지하고, 연료 분사 기간을 통상대로 복귀시킨다.
다음으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연료 저감 실린더수 판정부(39)는 전체 실린더 중 연료 분사 기간 저감 제어가 실행된 실린더수(N)가 소정치(예를 들면, 1)를 초과하는지를 판정한다(스텝 S11). 스텝 S11에서 아니오(No)인 경우에는, 적산 변수(CT)에 0을 대입하고 스텝 S1으로 되돌아간다(스텝 S7). 스텝 S11에서 예(Yes)인 경우에는, 출력 리미터부(37)는 전술한 수식1을 이용하여 가스 엔진(2)(도 1 참조)의 출력 상한치를 낮추는 출력 제한 제어를 실행한다(스텝 S12). 출력 상한치를 낮춘 후에는, 적산 변수(CT)에 0을 대입하여(스텝 S7) 스텝 S1으로 되돌아간다.
이상에 설명한 구성에 의하면, 소정 강도 이상의 노킹의 발생 횟수를 적산 변수(CT)에 누적하여 가산하고, 이 적산 변수(CT)가 역치 이상이 된 경우에는, 연료 저감 제어부(33)에 의해 연료 분사 기간이 저감되기 때문에, 설정 사이클수의 경과를 기다리지 않고도 노킹의 발생 상황이 실린더(3)의 출력 제어에 반영된다. 따라서, 노킹의 제어에 지연이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 제어 응답성이 향상된다. 또한, 노킹 판정 장치(24)가 소정 강도 이상의 노킹이 발생하지 않았다고 판정한 경우에도 적산 변수(CT)는 리셋되지 않고, 적산 변수(CT)로부터 소정 수(예를 들면, 1)를 감산할 뿐이기 때문에, 노킹이 순간적으로 집중하여 발생한 경우에는 적산 변수(CT)가 신속하게 역치 이상이 되어, 노킹의 발생이 충분히 억제된다.
더욱이, 노킹 판정 장치(24)에 의해 판정된 소정 강도 이상의 노킹이 설정 사이클수 동안에 소정 횟수(예를 들면, 2회) 이상 발생한 경우에, 그 실린더(3)에 대한 점화 타이밍이 지각(遲角) 제어부(35)에 의해 지각(遲角)되기 때문에, 가령 적산 변수(CT)가 역치 이상이 되지 않는 상태에서 노킹이 많이 발생한 경우에도, 노킹의 발생이 억제된다.
또한, 가스 엔진(2)의 전체 실린더 중 복수의 실린더(3)에서 연료 분사 기간 저감 제어가 동시에 실행된 경우에는, 가스 엔진(2) 전체로써 목표 출력을 달성하기 위해, 나머지 실린더에 있어서 부하가 증가하여 노킹이 유발될 가능성이 있으며, 과부하될 경우가 있다. 그러나, 본 발명에서는, 적산 변수(CT)가 역치 이상이 된 실린더(3)가 소정 수(예를 들면, 1)를 초과하는 경우에는, 출력 리미터부(37)에 있어서 가스 엔진(2)의 출력 상한치(LD)를 낮출 수 있기 때문에, 나머지 실린더에서 노킹이 유발되는 것이 방지되고, 과부하되는 것도 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 혼합기를 착화하는 방식으로서, 부 연소실(11) 내의 혼합기를 점화 플러그(15)에 의해 점화하는 소위 부 연소실ㆍ불꽃 점화 방식을 채용하고 있으나, 그 외의 방식을 채용할 수 있다. 예를 들면, 고압 가스 연료를 분사하는 파일럿(pilot) 연료 분사 밸브를 가스 엔진에 설치하고, 연소실 내의 압축 혼합기에 대하여 파일럿 연료 분사 밸브에 의해 고압 가스 연료를 분사하여 혼합기를 착화하는 소위 파일럿 연료 분사 방식을 채용할 수도 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 실린더를 구비하는 발전용 가스 엔진의 실린더 각각에 대응하여 설치되고, 상기 실린더에 소정 강도 이상의 노킹의 발생 여부를 사이클마다 판정하는 노킹 판정부;
    실린더 각각에 대응하여 설치되고, 상기 노킹 판정부가 소정 강도 이상의 노킹이 발생했다고 판정한 경우에 적산 변수에 소정 수를 가산하고, 상기 노킹 판정부가 소정 강도 이상의 노킹이 발생하지 않았다고 판정한 경우에 상기 적산 변수로부터 소정 수를 감산하는 적산 변수 연산부;
    실린더 각각에 대응하여 설치되고, 상기 적산 변수가 역치 이상이 된 경우에 상기 실린더의 출력을 저하시키는 제어부;
    상기 가스 엔진의 전체 출력 상한치를 설정하는 출력 리미터부를 구비하고,
    상기 출력 리미터부는, 상기 적산 변수가 소정의 역치 이상으로 된 실린더가 소정 수를 초과하는 경우에 상기 출력 상한치를 저하시키는 것을 특징으로 하는 발전용 가스 엔진의 노킹 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    발전기의 출력 계측치가 입력된 출력 설정치에 근접하도록 상기 가스 엔진을 제어하는 부하 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 발전용 가스 엔진의 노킹 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적산 변수 연산부는, 상기 출력 리미터부에 의한 상기 출력 상한치가 낮아지면 상기 적산 변수를 초기치로 되돌리는 것을 특징으로 하는 발전용 가스 엔진의 노킹 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적산 변수가 역치 이상이 되어 상기 실린더의 출력을 저하시키는 제어를 실행하고, 그 후 소정 기간 동안에 상기 적산 변수가 역치 이상이 되는 경우가 없으면, 상기 출력을 저하시키는 제어를 정지시키는 것을 특징으로 하는 발전용 가스 엔진의 노킹 제어 장치.
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