JP2000161119A - Comsubtion control method for gas engine - Google Patents

Comsubtion control method for gas engine

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JP2000161119A
JP2000161119A JP10336048A JP33604898A JP2000161119A JP 2000161119 A JP2000161119 A JP 2000161119A JP 10336048 A JP10336048 A JP 10336048A JP 33604898 A JP33604898 A JP 33604898A JP 2000161119 A JP2000161119 A JP 2000161119A
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JP
Japan
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value
combustion
rotation
gas engine
fluctuation value
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Withdrawn
Application number
JP10336048A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Okabe
健 岡部
Kensuke Murakami
研介 村上
Toru Nakazono
徹 中園
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Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Diesel Engine Co Ltd
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Publication date
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a meticulous operation by calculating the difference between the maximum value in a certain time period in the increasing and decreasing period of rotating speed of a crankshaft during one stroke and the average in a plurality of strokes before and after the certain time period to determine the rotation fluctuation value, and performing the combustion control according to the judgment result of stability of combustion. SOLUTION: A controller 16 for inputting detection signals of a crankshaft rotating speed sensor 19 and a camshaft rotating speed sensor 20 controls an air-fuel ratio control valve 1 for regulating the feed quantity of lean fuel gas G to a mixer 2, an ignition device 17, an EGR control valve 15, a swirl control valve 6, and a valve gear timing variable device 12. In this control, the difference between the maximum value in a certain time period in the increasing and decreasing period of rotating speed of a crankshaft 10 during one stroke and the average in a plurality of strokes before and after this certain time period is determined. The fluctuation determined from the individual calculation result is determined as a rotation fluctuation value to judge the combustion fluctuation, and the air-fuel ratio or ignition timing is controlled, allowing for this combustion fluctuation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気中NOX の低
減化を図るべく、希薄混合気を給気としたガス内燃機関
(4サイクル内燃機関)において、その燃焼状態を安定
させるべく、有効な燃焼状態の検出方法に基づき、各種
の燃焼制御を行うものとした燃焼制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention, in order achieve a reduction in the exhaust NO X, in the lean air supply and gas engine (4-cycle internal combustion engine), the combustion state so as to stabilize the effective The present invention relates to a combustion control method for performing various types of combustion control based on a method for detecting a specific combustion state.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガスエンジン(4サイクルエンジ
ン)は、排気の低NOX 化の要望により、希薄燃焼(リ
ーンバーン)化傾向、即ち、空燃比を高める傾向にあ
る。図2で判るように、排気中のNOX 量Qは、空燃比
K(吸入空気量/吸入燃料量)が高いほど低くなるので
ある。ところが、空燃比Kが高すぎると失火してしまう
ので、失火状態を検出して空燃比Kを是正しなければな
らない。空燃比Kを制御する手段としては、給気中に混
合する燃料量を調節する空燃比調節用燃料制御弁(後記
の空燃比調節用燃料制御弁8)等が公知である。
In recent years, gas engine (4-cycle engines), the request of the low NO X reduction of exhaust, lean burn (lean burn) tendency, i.e. tend to increase the air-fuel ratio. As can be seen from FIG. 2, the NO X amount Q in the exhaust gas decreases as the air-fuel ratio K (intake air amount / intake fuel amount) increases. However, if the air-fuel ratio K is too high, a misfire will occur. Therefore, it is necessary to detect the misfire state and correct the air-fuel ratio K. As a means for controlling the air-fuel ratio K, an air-fuel ratio adjusting fuel control valve (an air-fuel ratio adjusting fuel control valve 8 described later) or the like for adjusting the amount of fuel mixed during supply is known.

【0003】そして、失火状態は、燃焼が不安定な状
態、即ち燃焼変動値P’が大きい状態をそれと判断す
る。燃焼変動値P’とは、一行程毎の出力(有効平均圧
力に比例する)の複数行程においてのバラツキ度であ
り、図2の如く、空燃比Kの増加に略比例して高くな
る。該燃焼変動値P’は、厳密には一行程毎にインジケ
ータ線図(横軸を容積、縦軸を圧力とするグラフ)を図
示し、有効平均圧力を算出していけば求められるが、こ
のような方法は高度な演算手段が必要であることから、
既存の回転数センサ等の検出手段を使って簡単に求めら
れる検出値であって、燃焼変動値P’に対応して増減す
る検出値を、実際の燃焼変動値P’の検出に代わって採
用し、燃焼変動値P’の判断材料としている。この検出
値として、従来は負荷が低い、或いは回転数の変更がな
い等の安定した運転状態で、エンジン回転数の移動平均
値Raと実際のエンジン回転数R(既存の回転数センサ
にて検出できる。)と比較し、その差の平均値(以後、
「回転数変動値R’」と称する。)が一定値以上であれ
ば、燃焼不安定な状態、即ち失火状態であると判断し、
空燃比制御用燃料制御弁等を用いて空燃比を低減するよ
うにしていた(特開平8−109852)。
The misfire state is determined to be a state in which combustion is unstable, that is, a state in which the combustion fluctuation value P 'is large. The combustion fluctuation value P ′ is a degree of variation in the output (in proportion to the effective average pressure) of each stroke in a plurality of strokes, and increases substantially in proportion to the increase in the air-fuel ratio K as shown in FIG. Strictly speaking, the combustion fluctuation value P 'is obtained by calculating an effective average pressure by plotting an indicator diagram (a graph in which the horizontal axis represents volume and the vertical axis represents pressure) for each stroke. Such a method requires advanced arithmetic means,
A detection value which is easily obtained by using a detection means such as an existing rotation speed sensor or the like and which increases and decreases in accordance with the combustion fluctuation value P 'is used instead of detecting the actual combustion fluctuation value P' However, it is used as a material for determining the combustion fluctuation value P '. Conventionally, as the detected values, the moving average value Ra of the engine speed and the actual engine speed R (detected by the existing speed sensor) in a stable operation state such as a low load or no change in the speed. The average value of the difference (hereinafter,
This is referred to as “rotational speed fluctuation value R ′”. ) Is greater than or equal to a certain value, it is determined that the combustion is unstable, that is, a misfire state,
An air-fuel ratio is reduced by using an air-fuel ratio control fuel control valve or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 8-109852).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図13の燃
焼変動値P’と回転数変動値R’との相関図で判るよう
に、回転数変動値R’は、燃焼変動値P’がかなり大き
くなっても小さく維持されており(即ち、実際回転数と
設定回転数との差があまり生じない。)、失火状態ぎり
ぎりのような大きな燃焼変動P’aが生じてから急に大
きくなるという性質を有する。つまり、回転数変動値
R’では、失火状態の判断基準値R’aを設定した場合
に、空燃比Kが該基準値R’aのぎりぎりまで高まるま
では、正確に燃焼変動値P’が大きい状態を判断するこ
とができず、検出効率が悪く、また検出期間中に実際に
失火してエンストするというおそれもある。
However, as can be seen from the correlation diagram between the combustion fluctuation value P 'and the rotation speed fluctuation value R' in FIG. 13, the rotation speed fluctuation value R 'has a considerably large combustion fluctuation value P'. Even if it becomes large, it is kept small (that is, there is not much difference between the actual rotational speed and the set rotational speed), and it suddenly becomes large after a large combustion fluctuation P'a such as just before a misfire state occurs. Has properties. That is, when the reference value R′a for determining the misfire state is set, the combustion fluctuation value P ′ is accurately determined until the air-fuel ratio K rises to just above the reference value R′a. A large state cannot be determined, the detection efficiency is low, and there is a risk that a misfire may actually occur during the detection period and the engine may stall.

【0005】また、燃焼不安定は、様々な要因により生
じるものであって、その要因を除去すれば、排気中NO
X の増加に繋がる空燃比の増加制御を行うことなく、燃
焼を安定させることができる。要因として考えられるも
のとしては、点火時期(進角度)のずれ、点火プラグの
経時劣化、EGRを採用する場合におけるEGR率の不
適正、スワールの状態の不適正、給排気弁のオーバーラ
ップ期間の不適正等が挙げられる。この中で、点火プラ
グの電圧については、高出力化に対応するために、従
来、経時劣化を見越して点火装置(イグナイタ)の発生
電圧を大きく設定しており、その分だけ耐用期間が短く
なっていた。即ち、点火プラグの寿命によって燃焼不安
定となる時期が早く訪れることとなっていた。またスワ
ールやバルブ(動弁)タイミングは従来機関毎に一定の
状態に固定されているが、同一機関であっても、機関回
転数によってスワールやオーバーラップ期間の(排気中
NO X 量や熱効率の上からの)最適値が変動する。もし
もスワールやバルブタイミングを変動できるものとすれ
ば、これらの状態を最適値に近づけることができ、より
きめの細かい効率のよい運転をすることができる。
[0005] Instability of combustion is caused by various factors.
If the cause is removed, NO in exhaust
XWithout performing air-fuel ratio increase control, which leads to an increase in
It can stabilize baking. As a factor
As for the difference of ignition timing (advance angle),
Deterioration with time and inadequate EGR rate when EGR is adopted
Proper, improper swirl status, intake and exhaust valve overlap
Improper backup period. Among them, the ignition plug
Voltage to meet the demand for higher output.
In the coming years, an ignition device (igniter) is generated in anticipation of deterioration over time
The voltage is set high, and the service life is shortened accordingly.
Had become. In other words, combustion anxiety depends on the life of the spark plug.
The fixed time was to come soon. Also swa
And valve (valve-operating) timing is conventionally constant for each engine.
Although it is fixed to the state, even if it is the same
(Exhaust during swirl or overlap period depending on turns)
NO XThe optimum value (in terms of volume and thermal efficiency) varies. if
Can also vary swirl and valve timing
If these conditions are close to the optimal value,
Efficient operation with fine-grained efficiency can be achieved.

【0006】[0006]

【課題を解決する手段】本発明は、以上のような課題を
解決すべく、次のような手段を用いるものである。まず
第一に、燃料ガスと空気との希薄混合気を給気して燃焼
するガスエンジンにおいて、一行程中のクランク軸の回
転速度の増減周期における、ある回数目周期の最大値
と、その回数目周期の前後複数行程における平均値との
差分を算出し、この差分の算出は連続して複数行程繰り
返して行い、その個々の算出結果から求まる変動を回転
変動値として演算し、該回転変動値をもとに燃焼の安定
度を判断して燃焼制御を行う。
The present invention uses the following means in order to solve the above problems. First, in a gas engine that burns by supplying a lean mixture of fuel gas and air, the maximum value of a certain number of cycles in the increase / decrease cycle of the rotation speed of the crankshaft during one stroke and the number of times The difference from the average value in a plurality of strokes before and after the eye cycle is calculated, and the calculation of this difference is repeatedly performed continuously for a plurality of strokes, and a change obtained from each calculation result is calculated as a rotation change value, and the rotation change value is calculated. The combustion control is performed by determining the stability of combustion based on the above.

【0007】第二に、第一に述べたガスエンジンの燃焼
制御方法において、前記の複数行程にわたるクランク軸
の回転速度の検出期間中は、希薄混合気の給気量調節手
段を固定しておく。
Second, in the combustion control method for a gas engine described above, during the detection period of the rotation speed of the crankshaft over the plurality of strokes, the means for adjusting the supply amount of the lean mixture is fixed. .

【0008】第三に、第一に述べたガスエンジンの燃焼
制御方法において、前記回転変動値のしきい値を設定
し、該回転変動値が該しきい値より高い場合に、燃焼不
安定であると判断する。
Third, in the combustion control method for a gas engine described in the first aspect, a threshold value of the rotation fluctuation value is set, and when the rotation fluctuation value is higher than the threshold value, the combustion becomes unstable. Judge that there is.

【0009】第四に、第三に述べたガスエンジンの燃焼
制御方法において、機関運転範囲内で、回転数及び負荷
が一番高い状態で、排気中のNOX 値が目標値内に収ま
るように、前記の回転変動値のしきい値を設定する。
[0009] Fourth, in the combustion control method for a gas engine described in the third, in the engine operating range, at high speed and load most conditions, so that the NO X value in the exhaust gas is within the target value Then, the threshold value of the rotation fluctuation value is set.

【0010】第五に、第四に述べたガスエンジンの燃焼
制御方法において、一行程中のクランク軸の回転速度の
増減周期における、ある回数目周期の最大値と、その回
数目周期の前後複数行程における平均値との差分の算出
にて、その平均値を算出する行程数を、燃焼変動値と回
転変動値との相関を確保するように設定する。
Fifth, in the gas engine combustion control method described in the fourth aspect, the maximum value of a certain number of cycles in the increase / decrease cycle of the rotation speed of the crankshaft during one stroke, and a plurality of values before and after the number of times of the number of cycles. In calculating the difference from the average value in the stroke, the number of strokes for calculating the average value is set so as to ensure the correlation between the combustion fluctuation value and the rotation fluctuation value.

【0011】第六に、第五に述べたガスエンジンの燃焼
制御方法において、前記方法で求めたしきい値を中心と
する前記回転変動値のバラツキの最上限が、該回転変動
値の熱効率に関する基準値を超えないように、該回転変
動値を求めるための回転速度の最大値と平均値との差の
検出数の下限値を設定する。
Sixth, in the combustion control method for a gas engine described in the fifth aspect, the maximum upper limit of the fluctuation of the rotation fluctuation value around the threshold value obtained by the method is related to the thermal efficiency of the rotation fluctuation value. The lower limit of the number of detections of the difference between the maximum value and the average value of the rotation speed for obtaining the rotation fluctuation value is set so as not to exceed the reference value.

【0012】第七に、第一、二、三、四、五、または六
に述べた燃焼制御方法を適用するガスエンジンにおい
て、前記回転変動値の検出をもとに空燃比、点火時期、
EGR率、スワールの状態、または動弁のオーバーラッ
プ期間のうちの少なくとも一つを制御する。
Seventh, in a gas engine to which the combustion control method described in the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect is applied, an air-fuel ratio, an ignition timing,
At least one of the EGR rate, the swirl state, and the valve overlap period is controlled.

【0013】第八に、第七に述べた燃焼制御方法を適用
するガスエンジンにおいて、前記制御の制御値を、機関
停止及び電源OFFによっては消去されない記憶手段に
て記憶する。
Eighth, in a gas engine to which the combustion control method described in the seventh aspect is applied, the control value of the control is stored in a storage means which is not erased by stopping the engine and turning off the power.

【0014】第九に、第一、二、三、四、五、または六
に述べた燃焼制御方法を適用するガスエンジンであっ
て、点火装置発生電圧を、その使用開始時より燃焼不安
定を検出する時期まで小さく設定し、燃焼不安定を検出
してから点火プラグの使用限界まで大きく設定するよう
にしたものにおいて、前記の回転変動値の検出を、点火
装置発生電圧の設定変更時期に当たる燃焼不安定な状態
の検出に利用する。
Ninthly, in a gas engine to which the combustion control method described in the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect is applied, the voltage generated by the igniter is set so that combustion instability is reduced from the start of use. In the one which is set to be small until the detection timing, and is set to be large until the use limit of the ignition plug is detected after the detection of combustion instability, the detection of the rotation fluctuation value is performed by the combustion corresponding to the setting change timing of the ignition device generated voltage. Used to detect unstable state.

【0015】第十に、第一、二、三、四、五、または六
に述べた燃焼制御方法を適用するガスエンジンにおい
て、前記の回転変動値の検出を、点火プラグの使用限界
時期に当たる燃焼不安定な状態の検出に利用する。
Tenthly, in a gas engine to which the combustion control method described in the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect is applied, the detection of the above-mentioned rotation fluctuation value is performed by a combustion which corresponds to a use limit time of a spark plug. Used to detect unstable state.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付の図面
をもとに説明する。図1は本発明に係るガスエンジンに
おける燃焼制御システムのブロック図、図2は本発明の
目標たる排気中NOX 量の低減と燃焼変動の安定化との
コンセプトを示す空燃比Kと排気中NOX 量Qとの相関
図と、空燃比Kと燃焼変動値P’との相関図、図3はエ
ンジン1においてクランク軸1aの回転速度センサ2に
より検出されるクランク軸信号TS1 と、カム軸1bの
回転速度センサ3により検出されるカム軸信号TS2
の位相図、図4は回転変動値V’の演算要素である一行
程中のクランク軸の回転速度の増減周期におけるある回
数目周期の回転速度Vの検出とその回数目周期の前後複
数行程における平均値Va及び回転速度の最大値との差
ΔVを示す図、図5は平均回転数Va算出時の行程数n
と燃焼変動値P’との相関を示す図、図6は燃焼変動値
P’と回転変動値V’との相関図、図7は負荷Lを一定
とした場合の機関運転範囲内での排気中NOX 量Qの最
大値Q1 を示す機関回転数Nと排気中NOX 量Qとの相
関図、図8は機関回転数Nを一定とした場合の機関運転
範囲内での排気中NOX 量Qの最大値Q2 を示す負荷L
と排気中NOX 量Qとの相関図、図9は回転変動値V’
のしきい値V’aを設定する上で、排気中NOX 量Qを
基準値Q3 以下に収めるための下限値V’bを示す回転
変動値V’と排気中NOX 量Qとの相関図、図10は回
転変動値V’のしきい値V’a、回転変動値V’のバラ
ツキ度V”、及び熱効率η上からの回転変動値V’の基
準値V’cを示す、回転変動値V’・空燃比Kと熱効率
ηとの相関図、図11は回転変動値V’の演算のための
回転速度差ΔVのデータサンプル数Nと回転変動値V’
のバラツキ度V”との相関図、図12は本発明の空燃比
制御の流れ図、図13は従来の回転数変動値R’と燃焼
変動値P’との相関図、図14は一定の機関回転数及び
空燃比における点火進角度θと回転変動値V’との相関
図、図15は一定の機関回転数及び空燃比における点火
進角度θの変動に基づく排気中NOX 量Qと熱効率ηと
の相関図、図16はプラグ使用時間tP と点火装置発生
電圧Eiとの相関図、図17は電圧差Ecと回転変動値
V’との相関図、図18は一定の機関回転数及び空燃比
におけるEGR率Xと排気温度Tとの相関図、図19は
EGR率Xと回転変動値V’との相関図、図20は定格
運転時におけるスワール比の変動に基づく排気中NOX
量Qと熱効率ηとの相関図、図21は低回転数運転時に
おけるスワール比Sと回転変動値V’との相関図、図2
2は一定の機関回転数におけるオーバーラップ期間CA
と出力Wとの相関図、図23は低回転数運転時と高回転
数運転時におけるオーバーラップ期間CAと回転変動値
V’との相関図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is a block diagram of a combustion control system in a gas engine according to the present invention, FIG. 2 is an air-fuel ratio K between the exhaust NO illustrating the concept of the stabilization of the reduction and combustion fluctuation target serving exhaust amount of NO X of the present invention FIG. 3 is a correlation diagram between the X amount Q and the air-fuel ratio K and the combustion fluctuation value P ′. FIG. 3 shows a crankshaft signal TS 1 detected by the rotation speed sensor 2 of the crankshaft 1 a in the engine 1, and a camshaft. phase diagram, certain number th period in increasing or decreasing period of the rotation speed of the crankshaft in one stroke is a computing element in FIG. 4 is rotation fluctuation value V 'of the cam shaft signal TS 2 detected by 1b rotational speed sensor 3 FIG. 5 shows the difference ΔV between the detection of the rotation speed V and the average value Va and the maximum value of the rotation speed in a plurality of strokes before and after the number cycle, and FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the correlation between the combustion fluctuation value P ′ and the rotation fluctuation value V ′, and FIG. 7 is a graph showing the correlation between the combustion fluctuation value P ′ and the rotation fluctuation value V ′. correlation diagram of a medium amount of NO X maximum value Q engine speed illustrating the first Q N and exhaust amount of NO X Q, 8 in the exhaust gas in the engine operating range in the case of a constant engine speed N NO load L indicating a maximum value Q 2 of the X amount Q
Correlation diagram between the exhaust amount of NO X Q a, 9 rotation variation value V '
In setting the threshold value V′a, the rotation fluctuation value V ′ indicating the lower limit value V′b for keeping the exhaust NO X amount Q below the reference value Q 3 and the exhaust NO X amount Q FIG. 10 shows a threshold value V′a of the rotation fluctuation value V ′, a degree of variation V ″ of the rotation fluctuation value V ′, and a reference value V′c of the rotation fluctuation value V ′ from the thermal efficiency η. FIG. 11 is a correlation diagram between the rotation fluctuation value V ′ / the air-fuel ratio K and the thermal efficiency η. FIG. 11 shows the number N of data samples and the rotation fluctuation value V ′ of the rotation speed difference ΔV for calculating the rotation fluctuation value V ′.
FIG. 12 is a flowchart of air-fuel ratio control of the present invention, FIG. 13 is a correlation diagram of a conventional rotational speed fluctuation value R ′ and a combustion fluctuation value P ′, and FIG. FIG. 15 is a correlation diagram between the ignition advance angle θ and the rotational fluctuation value V ′ at the rotational speed and the air-fuel ratio. FIG. 15 shows the NO X amount Q in the exhaust gas and the thermal efficiency η based on the variation of the ignition advance angle θ at the constant engine speed and the air-fuel ratio. 16 is a correlation diagram between the plug usage time t P and the ignition device generated voltage Ei, FIG. 17 is a correlation diagram between the voltage difference Ec and the rotation fluctuation value V ′, and FIG. 18 is a diagram showing a constant engine speed and 19 is a correlation diagram between the EGR rate X and the exhaust temperature T at the air-fuel ratio, FIG. 19 is a correlation chart between the EGR rate X and the rotation fluctuation value V ′, and FIG. 20 is NO X in the exhaust gas based on a change in the swirl ratio during the rated operation.
FIG. 21 is a correlation diagram between the amount Q and the thermal efficiency η, FIG. 21 is a correlation diagram between the swirl ratio S and the rotation fluctuation value V ′ during low-speed operation, and FIG.
2 is the overlap period CA at a constant engine speed
FIG. 23 is a correlation diagram between the overlap period CA and the rotation fluctuation value V ′ during the low rotation speed operation and the high rotation speed operation.

【0017】図1より、本発明に係るガスエンジンの燃
焼制御システムの概略を説明する。まず、給排気系統の
流れより説明すると、混合器2において、外気Aと、空
燃比制御弁1を介して供給量を調整されて供給される希
薄燃料ガスGとを混合し、給気管3に混合気を送り込
み、給気量調整用のスロットル5、給気のスワールの状
態(後記スワール比S)を調整するスワール制御弁6、
そして図示しない給気弁を介して、エンジン7の燃焼室
7aに該混合気を送り込む。
Referring to FIG. 1, an outline of a combustion control system for a gas engine according to the present invention will be described. First, the flow of the supply / exhaust system will be described. In the mixer 2, the outside air A is mixed with the lean fuel gas G whose supply amount is adjusted via the air-fuel ratio control valve 1 and supplied to the supply pipe 3. A throttle 5 for feeding an air-fuel mixture and adjusting an air supply amount, a swirl control valve 6 for adjusting a swirl state (a swirl ratio S described later) of the air supply,
Then, the air-fuel mixture is sent to the combustion chamber 7a of the engine 7 via an air supply valve (not shown).

【0018】該燃焼室7aに対して、点火プラグ8と燃
料噴射弁9とを臨ませており、該燃料噴射弁9より高圧
燃料ガスG’を燃焼室7aに送り込み、点火プラグ8を
点火させて燃焼室7a内の混合気を爆発させ、エンジン
7のクランク軸10及びカム軸11を回転させる。な
お、カム軸11には、バルブ(動弁)タイミング可変装
置12が付設されており、動弁のカムタイミングを変え
て、動弁のオーバーラップ期間を変更できるようになっ
ている。
A spark plug 8 and a fuel injection valve 9 face the combustion chamber 7a. High-pressure fuel gas G 'is sent from the fuel injection valve 9 into the combustion chamber 7a, and the ignition plug 8 is ignited. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber 7a explodes, and the crankshaft 10 and the camshaft 11 of the engine 7 are rotated. The camshaft 11 is provided with a valve (valve operating) variable device 12 so that the valve operating timing can be changed to change the valve overlapping period.

【0019】燃焼後の排気は、該燃焼室7aより図示し
ない排気弁を介して排気管13に送られる。また、本実
施例で用いるガスエンジンは、EGR(排気再循環法)
を採用するもので、給気管3におけるミキサー2の下流
側と排気管13との間を、EGR制御弁15を介装した
EGR管14にて連結し、排気管13より排気の一部を
給気管3に循環するようにしている。
The exhaust gas after combustion is sent from the combustion chamber 7a to an exhaust pipe 13 through an exhaust valve (not shown). The gas engine used in this embodiment is an EGR (exhaust gas recirculation method).
The downstream side of the mixer 2 in the air supply pipe 3 and the exhaust pipe 13 are connected by an EGR pipe 14 having an EGR control valve 15 interposed therebetween, and a part of the exhaust gas is supplied from the exhaust pipe 13. It circulates through the trachea 3.

【0020】次に、電気的に制御される本発明に係る燃
焼制御系統について説明する。燃焼制御の中央演算装置
として、コントローラ16が設けられており、本発明に
係る燃焼制御のための後記燃焼変動値の演算要素である
クランク軸10の回転数を検出するためのクランク軸回
転速度センサ19と、カム軸11の回転数を検出するた
めのカム軸回転速度センサ20の検出信号をコントロー
ラ16に入力する。本発明の燃焼制御に係る制御出力手
段としては、空燃比制御用に、混合器2への希薄燃料ガ
スGの供給量を調整する前記空燃比制御弁1、点火時期
制御用に、点火プラグ8の点火コイル8aの電圧発生装
置である点火装置(イグナイタ)17、EGR率制御用
に、前記EGR制御弁15、スワールの状態(後記スワ
ール比S)の制御用に、前記スワール制御弁6、動弁オ
ーバーラップ期間の制御用に、前記動弁タイミング可変
装置12、そして、点火プラグ8の使用限界時期を知ら
せるための警報器18があり、燃焼制御用の演算値(後
記の燃焼変動値)をもとに該コントローラ16より各燃
焼制御出力手段に出力信号を発する。なお、16aは、
点火コイル8aに点火プラグ8の点火用の電圧を発生さ
せるべく、イグナイタ17にて電圧を発生させるための
電源である。
Next, the electrically controlled combustion control system according to the present invention will be described. A controller 16 is provided as a central processing unit for the combustion control, and a crankshaft rotation speed sensor for detecting a rotation speed of the crankshaft 10 which is a calculation element of a combustion fluctuation value for the combustion control according to the present invention described later. 19 and a detection signal of a camshaft rotation speed sensor 20 for detecting the rotation speed of the camshaft 11 are input to the controller 16. The control output means according to the combustion control of the present invention includes the air-fuel ratio control valve 1 for adjusting the supply amount of the lean fuel gas G to the mixer 2 for the air-fuel ratio control, and the ignition plug 8 for the ignition timing control. The ignition device (igniter) 17, which is a voltage generator for the ignition coil 8a, the EGR control valve 15 for controlling an EGR rate, the swirl control valve 6, for controlling a swirl state (a swirl ratio S described later), For controlling the valve overlap period, there is the variable valve timing device 12 and an alarm 18 for notifying the use limit timing of the spark plug 8, and calculates a combustion control calculation value (combustion fluctuation value described later). Based on this, an output signal is issued from the controller 16 to each combustion control output means. In addition, 16a is
A power source for generating a voltage by the igniter 17 to generate a voltage for ignition of the ignition plug 8 in the ignition coil 8a.

【0021】次に、エンジン1の両回転速度センサ19
・20の検出方法について、図3より説明する。本実施
例のガスエンジンは、4サイクル型を前提としており、
図3は、クランク軸信号S1 動弁系とカム軸信号TS2
(給気弁または排気弁のいずれか)との経時図(横軸は
経過時間t)であるが、カム軸11からは、カム軸回転
速度センサ20により、一度のカムリフト、即ち一行程
毎に一つのパルス信号(カム軸信号TS2 )が発せられ
るものである。そして、クランク軸10においてはクラ
ンク軸回転速度センサ19を介して、図3の実施例で
は、気筒数×2パルス/回転、即ち一行程中(クランク
軸二回転中)に12回のパルス信号(クランク軸信号T
1 )が発せられる。一行程中には、燃焼行程や圧縮行
程等のシリンダ内の状況の変化により、クランク軸10
の回転速度(角速度)V(θ/t)が変動する。その結
果、図3のように、前後にクランク軸信号間の発信時差
Δtも変動する。一つのクランク軸信号TS1 が発せら
れるまでの回転速度Vは、60°/Δtである。クラン
ク軸回転速度センサ19は、このように、クランク軸1
0の回転中において1クランク軸信号TS1 が発せられ
てから次のクランク軸信号TS1 が発せられるまでの間
(期間Δt)の回転速度Vを順次検出するものである。
Next, both rotation speed sensors 19 of the engine 1
The method for detecting 20 will be described with reference to FIG. The gas engine of the present embodiment is based on a four-cycle type,
FIG. 3 shows the crankshaft signal S 1 and the camshaft signal TS 2.
FIG. 5 is a time chart (the elapsed time t is plotted on the abscissa) with respect to either the intake valve or the exhaust valve. From the camshaft 11, the camshaft rotation speed sensor 20 detects the cam lift once, that is, every stroke. One pulse signal (camshaft signal TS 2 ) is issued. In the embodiment of FIG. 3, the crankshaft 10 receives, via the crankshaft rotation speed sensor 19, the number of cylinders × 2 pulses / rotation, that is, 12 pulse signals (in two strokes of the crankshaft) ( Crankshaft signal T
S 1 ) is issued. During one stroke, the crankshaft 10
The rotational speed (angular speed) V (θ / t) of the motor varies. As a result, the transmission time difference Δt between the crankshaft signals fluctuates back and forth as shown in FIG. Rotational speed V to a crankshaft signal TS 1 is emitted is 60 ° / Δt. As described above, the crankshaft rotation speed sensor 19
During rotation of 0 1 is for successively detecting the rotational speed V between (period Delta] t) from the crank shaft signal TS 1 is issued until the next crankshaft signal TS 1 generated.

【0022】以上のような構成のガスエンジンの燃焼制
御システムにおいて、本発明は、クランク軸回転速度セ
ンサ19にて検出されるクランク軸10の一行程中の回
転速度の回転速度の増減周期における、ある回数目周期
の最大値と、その回数目周期の前後複数行程における平
均値との差分を算出する。連続して複数行程にわたりこ
の算出を繰り返し、その個々の算出結果から求まる変動
を回転変動値として演算し、その変動の度合い(バラツ
キ度)を求め、これを基に燃焼変動を判断する。これに
基づいて、前記の各燃焼制御用出力手段を用いて、燃焼
制御、即ち後記の空燃比や点火時期の制御を行うもので
ある。このバラツキ度を、回転変動値V’としており、
これは、図6のように、実際の燃焼変動値P’と略比例
関係にあるので、従来技術で採用していた前記の回転数
変動値ΔRと比較して、実際の燃焼変動を略正確に、ま
た、正常運転の状態で判断できる。そして、失火状態の
判断基準値を設定したとして、従来の回転数変動値ΔR
の場合のように実際に失火状態ぎりぎりになるまで空燃
比Kを高くしなくとも、該判断基準値にどの程度近い状
態かを判断でき、余裕を持った燃焼制御をなすことがで
きる。
In the combustion control system for a gas engine having the above-described configuration, the present invention relates to a rotation speed increase / decrease cycle of the rotation speed in one stroke of the crankshaft 10 detected by the crankshaft rotation speed sensor 19. A difference between a maximum value of a certain cycle and an average value in a plurality of processes before and after the certain cycle is calculated. This calculation is repeated continuously over a plurality of strokes, and the fluctuation obtained from each calculation result is calculated as a rotation fluctuation value, the degree of the fluctuation (degree of variation) is obtained, and the combustion fluctuation is determined based on this. Based on this, the combustion control, that is, the control of the air-fuel ratio and the ignition timing, which will be described later, is performed by using the respective combustion control output means. This variation degree is defined as a rotation fluctuation value V ′,
Since this is substantially proportional to the actual combustion fluctuation value P ′ as shown in FIG. 6, the actual combustion fluctuation is substantially more accurate than the above-mentioned rotation speed fluctuation value ΔR employed in the prior art. In addition, it can be determined in the state of normal operation. Then, assuming that a misfire state determination reference value is set, the conventional rotation speed variation value ΔR
As in the case of (1), it is possible to determine how close the air-fuel ratio K is to the reference value without increasing the air-fuel ratio K just before the misfire state is almost reached, and to perform combustion control with a margin.

【0023】本発明の空燃比制御方法のための燃焼変動
の検出方法について説明する。図4のように、本実施例
のガスエンジン(3気筒に構成)は、前記のように、一
行程でクランク軸1aが二回転する(720°回転す
る)4サイクルエンジンである。その一回転中におい
て、前記の如く回転速度Vが増減し、一行程(二回転)
中にその増減の波が3回生じる(増速─減速─増速─減
速─増速─減速となっている)。この一行程中のある増
減周期における所定のクランク角度(例えば3気筒の場
合60°に設定)毎のクランク軸の回転速度Vを検出す
る。前記の図3のSi行程目のクランク信号TS1の図
より説明すれば、V(Si,0)=60°/Δt(S
i,0)、V(Si,1)=60°/Δt(Si,
1)、V(Si,2)=60°/Δt(Si,2)、V
(Si,3)=60°/Δt(Si,3)となり、ある
行程Siにおけるこの回転速度Vの最大値は図4に示す
ように、Vmax=V(Si,2)となる。また、クラ
ンク軸の回転速度の最大値を抽出した行程Siを含め
て、その前後における複数行程nの平均回転速度Vaを
求める。例えば、Si=S0 とした場合、nが偶数の場
合は次の式1−(1)により、nが奇数の場合は次の式
1−(2)により求めることができる。
A description will be given of a method of detecting a combustion fluctuation for the air-fuel ratio control method of the present invention. As shown in FIG. 4, the gas engine (having three cylinders) of this embodiment is a four-cycle engine in which the crankshaft 1a makes two rotations (720 ° rotation) in one stroke as described above. During one rotation, the rotation speed V increases and decreases as described above, and one stroke (two rotations)
The wave of the increase / decrease occurs three times during the operation (acceleration / deceleration / acceleration / deceleration / acceleration / deceleration). The rotation speed V of the crankshaft is detected for each predetermined crank angle (for example, set to 60 ° in the case of three cylinders) in a certain increase / decrease cycle during this one stroke. Referring to the drawing of the crank signal TS1 in the Si stroke of FIG. 3, V (Si, 0) = 60 ° / Δt (S
i, 0), V (Si, 1) = 60 ° / Δt (Si,
1), V (Si, 2) = 60 ° / Δt (Si, 2), V
(Si, 3) = 60 ° / Δt (Si, 3), and the maximum value of the rotation speed V in a certain stroke Si is Vmax = V (Si, 2) as shown in FIG. Further, an average rotation speed Va of a plurality of strokes n before and after the stroke Si including the stroke Si from which the maximum value of the rotation speed of the crankshaft is extracted is obtained. For example, when the Si = S 0, the following equation 1 (1) if n is even, when n is an odd number can be obtained by the following equation 1 (2).

【0024】[0024]

【数1】 (Equation 1)

【0025】即ち、クランク軸の回転速度の最大値を抽
出したある行程及びその行程の前後の複数行程において
検出した全てのクランク軸の回転速度Vを平均して平均
回転速度Vaを求めるのである。尚、任意の行程Siに
てクランク軸の回転速度の最大値Vmaxを抽出し、そ
の行程Siの前後の任意複数行程nにおける平均回転速
度Vaを求める場合に、前記式1−(1)又は式1−
(2)を適用することができる。
That is, the average rotation speed Va is obtained by averaging the rotation speeds V of all the crankshafts detected in a certain stroke in which the maximum value of the rotation speed of the crankshaft is extracted and in a plurality of strokes before and after the stroke. When extracting the maximum value Vmax of the rotation speed of the crankshaft in an arbitrary stroke Si and obtaining the average rotation speed Va in arbitrary plural strokes n before and after the stroke Si, the above equation 1- (1) or the equation 1-
(2) can be applied.

【0026】ここで、ある行程Siにおける回転速度の
最大値Vmaxとその前後の複数行程の平均回転速度V
aとの差分ΔVを次式(3)により算出する。 ΔVi=Vmax−Va…(3) ついては、平均回転速度Vaを算出する行程数nについ
ては、図5に示すように、燃焼変動値P’と回転変動値
V’との相関を確保できるように設定する。本実施例に
おいては、nは略10程度が適当である。この回転速度
差ΔVを連続して複数開算出して、この間の回転速度Δ
Vのバラツキ度を示す回転変動値V’を算出する。該回
転変動値V’は、例えば回転速度差ΔVの標準偏差とす
る。
Here, the maximum value Vmax of the rotational speed in a certain stroke Si and the average rotational speed V in a plurality of strokes before and after the maximum value Vmax
The difference ΔV from “a” is calculated by the following equation (3). ΔVi = Vmax−Va (3) Regarding the number of strokes n for calculating the average rotation speed Va, as shown in FIG. 5, the correlation between the combustion fluctuation value P ′ and the rotation fluctuation value V ′ can be ensured. Set. In this embodiment, it is appropriate that n is about 10. The rotation speed difference ΔV is continuously calculated for a plurality of times, and the rotation speed Δ
A rotation fluctuation value V ′ indicating the degree of variation of V is calculated. The rotation fluctuation value V ′ is, for example, a standard deviation of the rotation speed difference ΔV.

【0027】該回転変動値V’は、前記の如く(図6参
照)、燃焼変動値P’と略比例関係にあるので、空燃比
Kとも略比例する(図2参照)。従って、失火状態(燃
焼不安定な状態)の判断基準値として、回転変動値V’
のしきい値V’aを設定し、算出する回転変動値V’が
該しきい値V’aを超えた場合に、空燃比Kを低減す
る。このしきい値V’aは、完全に失火状態となる時の
値より低い値に設定することで、失火を免れることがで
きるが、あまり低くすると空燃比Kを十分高めることが
できなくなり、排気中NOX 量Qの低減効果を減じてし
まう。図7の如く負荷Lを一定とした場合、エンジンの
機関回転数Rの運転範囲RD 内において、最大機関回転
数RMAX の時に排気中NOX 量Qは、最大値Q1 とな
る。一方、図8の如く機関回転数Rを一定とした場合、
エンジンの負荷Lの運転範囲LD 内において、最大負荷
MAX の時に排気中NOX 量Qは最大値Q2 となる。そ
こで図9の如く、排気中NOX 量Q1 またはQ2 のう
ち、いずれか小さい方を排気中NOX 量基準値Q3
し、該排気中NOX 量基準値Q3 を現出する空燃比Kに
対応した回転変動内に収まるような回転変動値V’の値
V’bを、該しきい値V’aの下限値とする。即ち、該
下限値V’bより小さくしきい値V’aを設定すること
で空燃比Kが低く抑えられて、排気中NOX 量Qが基準
値Q3 を上回るのを回避するのである。
As described above (see FIG. 6), the rotation fluctuation value V 'is substantially proportional to the combustion fluctuation value P', and is therefore substantially proportional to the air-fuel ratio K (see FIG. 2). Therefore, as a criterion value for the misfire state (combustion unstable state), the rotation fluctuation value V ′
Is set, and the air-fuel ratio K is reduced when the calculated rotation fluctuation value V ′ exceeds the threshold value V′a. By setting this threshold value V'a to a value lower than the value at the time of complete misfire, misfire can be avoided, but if it is too low, the air-fuel ratio K cannot be sufficiently increased, and exhaust gas The effect of reducing the medium NO X amount Q is reduced. When the load L is constant as shown in FIG. 7, in the operating range R D in the engine speed R of the engine, exhaust amount of NO X Q at the maximum engine speed R MAX is a maximum value Q 1. On the other hand, when the engine speed R is constant as shown in FIG.
Within the operating range L D of the engine load L, the exhaust NO X amount Q becomes the maximum value Q 2 at the maximum load L MAX . Therefore, as shown in FIG. 9, the smaller one of the exhaust NO X amount Q 1 and Q 2 is set as the exhaust NO X amount reference value Q 3, and the empty NO X amount reference value Q 3 appears. The value V′b of the rotation fluctuation value V ′ that falls within the rotation fluctuation corresponding to the fuel ratio K is set as the lower limit value of the threshold value V′a. That is, the air-fuel ratio K is suppressed low by setting the smaller threshold V'a than the lower limit V'b, exhaust amount of NO X Q is to avoid exceeding the reference value Q 3.

【0028】また、図10の如く、熱効率ηと、空燃比
Kまたは回転変動値V’とは反比例関係にあり、空燃比
K、即ち回転変動値V’を高めるほど熱効率ηが低減し
てしまうので、熱効率の下限値η1 を設定し、その時の
回転変動値V’の値を熱効率に関する基準値V’cとす
る。前記のしきい値V’aは、下限値V’b〜熱効率に
関する基準値V’cの範囲内にて設定される。
Further, as shown in FIG. 10, the thermal efficiency η is inversely proportional to the air-fuel ratio K or the rotation fluctuation value V ′, and the thermal efficiency η decreases as the air-fuel ratio K, ie, the rotation fluctuation value V ′ increases. Therefore, the lower limit value η 1 of the thermal efficiency is set, and the value of the rotation fluctuation value V ′ at that time is set as the reference value V′c relating to the thermal efficiency. The threshold value V'a is set within a range from a lower limit value V'b to a reference value V'c relating to thermal efficiency.

【0029】ところで、図10の如く、このようにしき
い値V’aを設定した場合に、該しきい値V’aは、N
X 低減のためになるべく高い値で、即ち、上限となる
基準値V’cに近い値で設定される。ここで、機関運転
中に複数回算出される回転変動値V’の群は、該しきい
値V’aを中心としたバラツキV”(しきい値V’aを
平均値とする標準偏差等より求められる。)を呈する
が、図11の如く、各回転変動値V’の演算要素である
回転速度差ΔVのサンプル数(即ち、該演算のための行
程数N)が少ないほど、これより算出される回転変動値
V’のバラツキV”は大きくなり、該バラツキV”の上
限となる回転変動値V’dが、該基準値V’cを超えて
しまう。この場合には、機関運転中に、度々回転変動値
V’が該基準値V’cを超えてしまって、必要以上に空
燃比Kを低減する操作が行われ、排気中NOX 量の低減
効果を減じてしまう。そこで、各回転変動値V’を算出
するための回転速度差ΔVのサンプル数(即ち、一回転
変動値V’を算出するための行程数)を多くして、該バ
ラツキV”を小さくする。そして、該回転変動値(バラ
ツキV”の上限となる値)V’dが該基準値V’cを超
えないように、該回転速度差ΔVのサンプル数、即ち一
回転変動値V’を算出するための行程数Nの下限値を設
定するものである。
By the way, as shown in FIG. 10, when the threshold value V'a is set as described above, the threshold value V'a becomes N
The value is set as high as possible to reduce O x , that is, a value close to the reference value V′c which is the upper limit. Here, a group of rotation fluctuation values V ′ calculated a plurality of times during engine operation includes variations V ″ around the threshold value V′a (standard deviation or the like using the threshold value V′a as an average value). As shown in FIG. 11, the smaller the number of samples of the rotation speed difference ΔV (ie, the number of strokes N for the calculation) as the calculation element of each rotation fluctuation value V ′, the smaller the value. The variation V "of the calculated rotation fluctuation value V 'becomes large, and the rotation fluctuation value V'd which is the upper limit of the fluctuation V" exceeds the reference value V'c. In this case, the engine operation is performed. during, and it exceeds the often rotation variation value V 'is the reference value V'c, operations to reduce the air-fuel ratio K is performed more than necessary, thereby reducing the effect of reducing the exhaust amount of NO X. Therefore The number of samples of the rotation speed difference ΔV for calculating each rotation fluctuation value V ′ (that is, one rotation fluctuation value V ′ is calculated) By increasing the number of strokes) for, to reduce the variation V ". Then, the number of samples of the rotation speed difference ΔV, that is, one rotation fluctuation value V ′, is calculated so that the rotation fluctuation value (the upper limit value of the variation V ″) V′d does not exceed the reference value V′c. This is to set the lower limit of the number of strokes N to perform.

【0030】このように、一回転変動値V’を算出する
ための回転速度差ΔVのサンプル数(行程数N)を設定
して、機関運転中に順次、回転角速度変動値V’を算出
していくと、殆ど小さな幅のバラツキV”内に収まるも
のであり、この中で回転変動値V’がバラツキV”の上
限値V’dを超えるということは、相当多くの行程にわ
たって回転速度差ΔVが大きく、燃焼不安定であるとい
うことであり、空燃比Kを制御する上での信用度も高
い。
As described above, the number of rotation speed differences ΔV for calculating one rotation fluctuation value V ′ (the number of strokes N) is set, and the rotation angular velocity fluctuation value V ′ is sequentially calculated during engine operation. And the rotation fluctuation value V ′ exceeds the upper limit value V′d of the fluctuation V ″, it means that the rotation speed difference is large over a large number of strokes. ΔV is large, indicating that combustion is unstable, and the reliability in controlling the air-fuel ratio K is high.

【0031】なお、一回転変動値V’を算出すべく、こ
のようにして規定した数の行程にわたって回転速度差Δ
Vを検出する期間中は、一定の給気状態でなければ、こ
の検出期間中の回転速度差ΔVの値にバラツキが生じ
て、正確に回転変動値V’を算出できない。そこで、希
薄混合気の給気量調節手段としての図1図示の前記スロ
ットル5を、該検出期間中は固定しておく。該スロット
ル5は、エンジンのガバナ機構により、回転数の検出に
応じて開閉制御されるが、一回転変動値V’の算出のた
めの回転速度差ΔVの検出期間中は、このようなガバナ
機構に基づく開閉制御を行わないのである。
In order to calculate one rotation fluctuation value V ', the rotation speed difference Δ
Unless the air supply state is constant during the period during which V is detected, the value of the rotation speed difference ΔV during this detection period varies, and the rotation fluctuation value V ′ cannot be calculated accurately. Therefore, the throttle 5 shown in FIG. 1 as a means for adjusting the supply amount of the lean air-fuel mixture is fixed during the detection period. The opening and closing of the throttle 5 is controlled by the governor mechanism of the engine in accordance with the detection of the rotational speed. During the period of detecting the rotational speed difference ΔV for calculating the one-rotation fluctuation value V ′, such a governor mechanism is used. It does not perform opening / closing control based on.

【0032】以上のようにしきい値V’a、回転速度差
ΔVのサンプル数を設定した上で、回転変動値V’の算
出に基づく燃焼制御(ここでは、空燃比制御)の流れ
を、図12のフローチャートより説明する。まず、コン
トローラ16内にて、この空燃比制御に関する演算フラ
グとして、空燃比操作許可フラグF0 、空燃比操作フラ
グF1 、演算実行フラグF2 を用いる。この中で、演算
実行フラグF2 は、回転変動値の演算のための回転速度
差ΔVの検出を開始するためのフラグである。空燃比操
作許可フラグF0 は、演算実行開始前の条件確認のため
のフラグで、通常のエンジン運転時にはF0 =0となっ
ており、例えば回転数や負荷が変動したり目標機関回転
数が一定の時に、燃焼変動即ち回転変動値V’を確認す
べく、F0=1とするものである(01)。
After setting the threshold value V'a and the number of samples of the rotational speed difference ΔV as described above, the flow of combustion control (here, air-fuel ratio control) based on the calculation of the rotational fluctuation value V 'is shown in FIG. This will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the controller 16 uses an air-fuel ratio operation permission flag F 0 , an air-fuel ratio operation flag F 1 , and an operation execution flag F 2 as operation flags related to the air-fuel ratio control. In this, operation execution flag F 2 is a flag for starting detection of the rotational speed difference ΔV for calculating the rotation fluctuation value. The air-fuel ratio operation permission flag F 0 is a flag for confirming conditions before the execution of the calculation, and is set to F 0 = 0 during normal engine operation. At a fixed time, F 0 = 1 is set to confirm the combustion fluctuation, that is, the rotation fluctuation value V ′ (01).

【0033】F0 =1となると(01)、検出期間の開
始時にF2 =1(02)となって、まず、給気量安定の
ためにスロットル5を固定し(03)、規定サンプル数
の回転速度差ΔVを検出して回転変動値V’を演算する
(04)。回転変動値V’が算出されたら、しきい値
V’aと比較して、該回転変動値V’がしきい値V’a
を超えていたら(05)、F1 =1となって(06)、
空燃比操作、即ち空燃比調節用燃料制御弁1の開度を広
げて空燃比Kを低減し(07)、続けてF0 =1として
(01)、空燃比制御用の回転変動値V’の演算に連続
して入り、空燃比Kを安定させる。該回転変動値V’が
しきい値V’aを超えていなければ(08)、F1 =0
(09)とし、更に、F0 =0(010)として、通常
のエンジン運転に入り、その間は空燃比制御のための回
転変動値V’の検出は行わない。
When F 0 = 1 (01), F 2 = 1 (02) at the start of the detection period. First, the throttle 5 is fixed for stable air supply (03), and the specified number of samples is set. The rotation speed difference ΔV is detected to calculate a rotation fluctuation value V ′ (04). When the rotation fluctuation value V ′ is calculated, the rotation fluctuation value V ′ is compared with the threshold value V′a,
(05), F 1 = 1 (06),
The air-fuel ratio operation, that is, the opening degree of the air-fuel ratio adjusting fuel control valve 1 is increased to reduce the air-fuel ratio K (07), and subsequently, F 0 = 1 (01), and the rotation fluctuation value V ′ for the air-fuel ratio control is obtained. And the air-fuel ratio K is stabilized. If the rotation fluctuation value V ′ does not exceed the threshold value V′a (08), F 1 = 0
(09), and further, assuming that F 0 = 0 (010), the normal engine operation is started, and during that time, the rotation fluctuation value V ′ for the air-fuel ratio control is not detected.

【0034】以上のようにして、排気中NOX の低減化
のためのリーンバーン化と、失火回避のための空燃比抑
制という相反する要望を満たす図2図示の最適空燃比K
1 が定められるのである。
[0034] As described above, the lean-burn of for reducing the exhaust NO X, meet the conflicting demands of air inhibition for misfire avoidance Figure 2 illustrated optimum air-fuel ratio K
One is determined.

【0035】このように、図11では燃焼制御として、
空燃比の制御を行っているが、燃焼の不安定状態は、空
燃比のみに由来するものではなく、他の要因に原因があ
ったり、或いは、他の燃焼制御手段を用いて安定状態に
是正することもできる。他に燃焼不安定の要因があるの
に空燃比Kを高めても、その要因が除かれなければ燃焼
不安定が解消されない場合があるし、また、排気中NO
X 量Qの低減を目的とする上では、空燃比Kはできるだ
け小さく抑えたいのであって、他に燃焼不安定を解消で
きる手段があれば、空燃比Kを小さく抑えて排気中NO
X 量Qを抑えながらにして、燃焼不安定を解消すること
ができる。
As described above, in FIG.
Although the air-fuel ratio is controlled, the unstable combustion state is not caused by the air-fuel ratio alone, but is caused by other factors or corrected to a stable state by using other combustion control means. You can also. Even if the air-fuel ratio K is increased in spite of other factors of combustion instability, the combustion instability may not be eliminated unless the factors are removed, and the NO
For the purpose of reducing the X amount Q, it is desired to keep the air-fuel ratio K as small as possible. If there is another means for eliminating combustion instability, the air-fuel ratio K is kept small and the NO
The combustion instability can be eliminated while suppressing the X amount Q.

【0036】そこで、以下は、回転変動値V’の検出に
基づいての、空燃比制御以外の燃焼制御について説明す
る。まず、図14及び図15において、点火進角度θの
制御について説明する。図14の如く、点火進角度θを
増加させると回転変動値V’が低減して、燃焼は安定
し、前記の図10の如く熱効率ηが向上する。(但し、
極度に点火進角度θを大きくすると却って燃焼不安定と
なる、即ち回転変動値V’が増加するが、このような点
火進角度θは、後記の上限値θH よりも大きい値なの
で、ここでは割愛している。)また、一方で、点火進角
度θを増加すると、それにつれて排気中NOX 量Qが増
加する。そして、機関毎に、その特性に基づいて、図1
5のように、点火進角度θの操作に基づく排気中NOX
量Qと熱効率ηとの相関が決まっている。この中で、排
気中NOX 量Qが許容範囲内に収まり、かつ、熱効率η
が規格範囲内に収まる運転範囲Dは図示の如くである。
これにより、まず、排気中NOX 量Qの許容上限値QH
に対応して、図14図示の点火進角度θの上限値θH
設定される。更に、点火進角度θの操作の上での回転変
動値V’のしきい値V’aを設定するに当たっては、排
気中NOX 量Qをできるだけ小さく抑えられ、かつ、熱
効率ηが下限値ηL 以上となるような、図15図示の運
転範囲D内において、排気中NOX 量Qと熱効率ηとの
基準点dを定め、この基準点dを得られるようにしきい
値V’aを設定する。
Therefore, hereinafter, combustion control other than the air-fuel ratio control based on the detection of the rotation fluctuation value V 'will be described. First, the control of the ignition advance angle θ will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 14, when the ignition advance angle θ is increased, the rotation fluctuation value V ′ is reduced, the combustion is stabilized, and the thermal efficiency η is improved as shown in FIG. (However,
If the ignition advance angle θ is extremely large, the combustion becomes rather unstable, that is, the rotation fluctuation value V ′ increases. However, since such an ignition advance angle θ is a value larger than the upper limit value θ H described later, here, I omit it. ) Also, on the other hand, increasing the spark advance angle theta, exhaust amount of NO X Q is increased as it. Then, based on the characteristics of each engine, FIG.
As in 5, exhaust NO X based on the operation of the ignition advance angle θ
The correlation between the quantity Q and the thermal efficiency η is determined. In this, exhaust amount of NO X Q fits within the allowable range, and the thermal efficiency η
Is within the standard range as shown in the drawing.
As a result, first, the allowable upper limit value Q H of the NO X amount Q in the exhaust gas
Corresponding to the upper limit value theta H of the ignition advance angle theta in FIG. 14 shown is set. Furthermore, when the set thresholds V'a ignition advance angle rotation variation value V of the on operation of the theta ', small suppressed as possible exhaust amount of NO X Q, and the thermal efficiency η lower limit η L or more and becomes as, within the operating range D in FIG. 15 depicted defines a reference point d between in the amount of NO X Q and the thermal efficiency η exhaust, set a threshold V'a so as to obtain the reference point d I do.

【0037】このようにして、点火進角度θは、上限値
θH 以下の範囲において制御されるものであり、排気中
NOX 量Qの低減の上からは、できるだけ小さくするの
がよいが、回転変動値V’は点火進角度θを小さくすれ
ば増加するものであって、検出される回転変動値V’が
しきい値V’aを示した場合には、点火進角度θをその
時の値よりも増加するように調整するのである。
[0037] In this way, the ignition advance angle theta, is intended to be controlled in the range of the upper limit theta H, from the top of the reduction in the exhaust amount of NO X Q is better to as small as possible, The rotation fluctuation value V ′ increases as the ignition advance angle θ decreases, and when the detected rotation fluctuation value V ′ indicates the threshold value V′a, the ignition advance angle θ is set at that time. Adjust so that it increases above the value.

【0038】次に、点火コイル電圧の制御に関して回転
変動値V’を利用する実施例を、図16及び図17より
説明する。図16において、B1 〜B3 は不安定燃焼域
を、C1 〜C3 は失火域を示す。なお、本実施例は、燃
焼不安定を、点火コイル発生電圧が要求電圧に見合わな
い状態に起因するものとすることを前提としている。勿
論、回転変動値に基づいて燃焼不安定が検出されても、
必ずしも点火コイルの発生電圧に原因があるわけではな
く、この場合に、後記の如く、点火装置発生電圧を変更
したり、点火プラグを交換したりしても、要因が除かれ
ず、点火装置発生電圧の変更や点火プラグの交換が無駄
になる。これを回避するには、後記の点火装置発生電圧
の変更時期や点火プラグの交換時期を大体において把握
しておくように、コントローラ16に記憶しておき、燃
料不安定の検出がこれらの時期に重なった時に、点火装
置発生電圧の変更や点火プラグの交換を判断するように
することが考えられる。
Next, an embodiment utilizing the rotation fluctuation value V 'for controlling the ignition coil voltage will be described with reference to FIGS. In FIG. 16, B 1 to B 3 indicate an unstable combustion zone, and C 1 to C 3 indicate a misfire zone. The present embodiment is based on the premise that combustion instability is caused by a state in which the voltage generated by the ignition coil does not match the required voltage. Of course, even if combustion instability is detected based on the rotation fluctuation value,
The cause is not necessarily the voltage generated by the ignition coil.In this case, as described later, even if the voltage generated by the ignition device is changed or the spark plug is replaced, the cause is not removed and the generation of the ignition device is not performed. Changing the voltage or replacing the spark plug is useless. To avoid this, the controller 16 is stored in the controller 16 so that the change timing of the ignition device generated voltage described later and the replacement timing of the spark plug are roughly grasped. When they overlap, it is conceivable to determine a change in the ignition device generated voltage or a replacement of the spark plug.

【0039】まず、点火コイル8aの発生電圧Eiと要
求電圧Erとの差(以下、電圧差Ec)が大きいほど点
火プラグ8の電極間に安定して火花を生じさせ、確実な
点火及び燃焼を得る。即ち図17の如く、電圧差Ecを
高めるほど、燃焼安定度の指針となる回転変動値V’が
低減する。該回転変動値V’において、しきい値V’a
を設定すれば、電圧差Ecを、回転変動値V’がしきい
値V’aを示す時の電圧差Ec1 よりも高くしなければ
ならない。しかし、点火プラグ8は、使用時間の経過と
ともに消耗するので要求電圧Erが上昇し、電圧差Ec
が小さくなって点火反応性が悪くなるので、予め発生電
圧Eiを大きくしておく必要がある。従来は、図16の
グラフαの如く、使用限界時付近での要求電圧Erに対
応するように、イグナイタ17の発生電圧Eiを大きく
設定していた。ところが、使用開始時からこのように発
生電圧を高く設定して運転すると、電圧差Ecも必要以
上に大きくなり、点火プラグ8の消耗は却って早まって
しまうので、プラグの使用時間tP は短くなってしまっ
ていた。即ち、発生電圧Eiを高くすることで、要求電
圧Erは、プラグ使用時間とともに大きな増加率δで増
加し、失火域C1 に至るまでの点火プラグ使用時間tp
が短くなるのである。
First, as the difference between the generated voltage Ei of the ignition coil 8a and the required voltage Er (hereinafter, the voltage difference Ec) is larger, a spark is more stably generated between the electrodes of the ignition plug 8 to ensure reliable ignition and combustion. obtain. That is, as shown in FIG. 17, as the voltage difference Ec is increased, the rotation fluctuation value V ′, which is a guide for the combustion stability, is reduced. In the rotation fluctuation value V ', the threshold value V'a
By setting the voltage difference Ec, rotation variation value V 'must be higher than the voltage difference Ec 1 when indicating the threshold V'a. However, since the spark plug 8 is consumed over time, the required voltage Er increases and the voltage difference Ec
Becomes smaller and the ignition reactivity becomes worse, so it is necessary to increase the generated voltage Ei in advance. Conventionally, the generated voltage Ei of the igniter 17 is set to be large so as to correspond to the required voltage Er near the limit of use as shown in a graph α of FIG. However, if the operation is performed with the generated voltage set high from the start of use, the voltage difference Ec becomes unnecessarily large, and the consumption of the ignition plug 8 is rather accelerated, so that the use time t P of the plug is shortened. Had been lost. That is, by increasing the generated voltage Ei, demand voltage Er increases with a large increasing rate δ with plug operating time, the spark plug using time until a misfire region C 1 t p
Is shortened.

【0040】使用開始時から暫くは点火反応性が良く、
実際は点火プラグの要求電圧もさほど高くはない。そこ
で、使用開始時から暫くの間は発生電圧Eiを小さくし
(Ei1 )、消耗を小さく抑える。そして、前記のよう
に、点火プラグの消耗により要求電圧Erは使用時間と
ともに高くなるが、この場合、消耗が遅いので、小さな
増加率δ1 で増加する。しかし、このように小さい発生
電圧Ei1 で使用していくと、やがて要求電圧Erが発
生電圧Ei1 と等しくなって、不安定燃焼を起こす(グ
ラフβ中不安定燃焼域B2 )ので、この不安定燃焼時期
2 において、発生電圧Eiの設定値Ei1 を切り換
え、使用限界時まで大きな発生電圧Ei2でイグナイタ
19を制御する。切換後は、要求電圧Erが高い増加率
δ2 で増加し、点火プラグの消耗も早まるが、使用開始
時から発生電圧Eiの切換時となる不安定燃焼時期B2
までの時間が、点火プラグ8の消耗が抑えられることで
長期化するので、その分、点火プラグ8の使用開始時よ
り使用限界時(失火域C3 となる時期)までの使用時間
p を延長することができる。そして、この発生電圧E
iの切換時の判断に回転変動値V’の検出を利用する。
即ち、回転変動値V’がしきい値V’aを超えた時に、
コントローラ16において、使用開始時より使用してい
た低い発生電圧Ei1 から高い発生電圧Ei2 に切り換
えるのである。
The ignition reactivity is good for a while from the start of use,
Actually, the required voltage of the spark plug is not so high. Therefore, the generated voltage Ei is reduced for a while from the start of use (Ei 1 ), and consumption is suppressed to a small value. As described above, the required voltage Er increases with the use time due to the consumption of the ignition plug. In this case, the required voltage Er increases at a small increase rate δ 1 because the consumption is slow. However, when the battery is used with such a small generated voltage Ei 1 , the required voltage Er becomes equal to the generated voltage Ei 1 and unstable combustion occurs (unstable combustion region B 2 in the graph β). in unstable combustion timing B 2, change the setting value Ei 1 of generated voltage Ei, and controls the igniter 19 with a large generator voltage Ei 2 until use limit. After the switching, the required voltage Er increases at a high rate of increase δ 2 , and the consumption of the ignition plug is accelerated. However, the unstable combustion timing B 2 when the generated voltage Ei is switched from the start of use.
Time until, because prolonged by depletion is suppressed in the spark plug 8, correspondingly, the time t p use until use limit than at the start of the use of the spark plug 8 (time to be misfire region C 3) Can be extended. The generated voltage E
The detection of the rotation fluctuation value V ′ is used for the determination at the time of switching i.
That is, when the rotation fluctuation value V ′ exceeds the threshold value V′a,
In the controller 16, it is to switch from a low generated voltage Ei 1 that has been used from the start of use to the high voltage generated Ei 2.

【0041】また、発生電圧Eiをどのように設定する
かにかかわらず(発生電圧Eiの設定をグラフαとする
かβとするかにかかわらず)、点火プラグの使用限界時
に発生する燃焼不安定(図16中におけるグラフαの不
安定燃焼域B1 及びグラフβの不安定燃焼域B3 )を、
回転変動値V’により検出し、点火プラグ8の交換時期
判断に利用する。即ち、点火プラグ交換時期に当たって
回転変動値V’がしきい値を超えた場合には、コントロ
ーラ16により、点火プラグの交換時期を知らせる警報
器18(表示器或いはブザー等)にて警報を発生させ
る。
Also, regardless of how the generated voltage Ei is set (regardless of whether the generated voltage Ei is set to graph α or β), combustion instability occurring at the limit of use of the ignition plug (The unstable combustion zone B 1 in the graph α and the unstable combustion zone B 3 in the graph β in FIG. 16)
It is detected based on the rotation fluctuation value V ′, and is used for determining when to replace the spark plug 8. That is, when the rotation fluctuation value V 'exceeds the threshold value at the time of replacing the spark plug, an alarm is generated by the controller 16 by an alarm device 18 (a display or a buzzer or the like) for notifying the replacement timing of the spark plug. .

【0042】次に、回転変動値V’の検出に基づくEG
R率Xの制御について、図18及び図19より説明す
る。まず、図18の如く、EGRには排気温度の低減効
果があり、一定空燃比において、EGR率Xを増加する
ほど排気温度Tを低減させることができる。排気弁の長
寿命化に有効な対策である。ところが、EGR率Xを増
加するにつれ燃焼は不安定化し、図19の如く、回転変
動値V’は増加する。そこで、燃焼不安定の判断となる
回転変動値V’のしきい値V’aを設定し、回転変動値
V’が該しきい値V’aとなった場合には、EGR制御
弁15の開度を小さくし、EGR率Xを低減して回転変
動値V’を低減し、燃焼不安定を是正するものである。
Next, the EG based on the detection of the rotation fluctuation value V '
The control of the R rate X will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 18, the EGR has an effect of reducing the exhaust gas temperature. At a constant air-fuel ratio, the exhaust gas temperature T can be reduced as the EGR rate X increases. This is an effective measure to extend the life of the exhaust valve. However, as the EGR rate X increases, the combustion becomes unstable, and the rotation fluctuation value V 'increases as shown in FIG. Therefore, a threshold value V'a of the rotation fluctuation value V 'for determining combustion instability is set, and when the rotation fluctuation value V' has reached the threshold value V'a, the EGR control valve 15 The opening is reduced, the EGR rate X is reduced, the rotation fluctuation value V 'is reduced, and combustion instability is corrected.

【0043】次に、回転変動値V’の検出に基づくスワ
ールの制御について、図20及び図21より説明する。
ここでは、スワールの状態を表す数値としてスワール比
(羽根車回転数/機関回転数)Sを用いる。羽根車は給
気(希薄混合気A+G)を給気弁に送り込む際にスワー
ルを発生させるものであり、前記のスワール制御弁6の
開度に応じて回転数が調整される。この回転数を高めれ
ば(即ちスワール比Sを高めれば)大きなスワールが発
生し、熱効率ηを高める。しかし反面でスワール比Sが
高くなれば排気中NOX 量Qが増加するので、図22の
ように、排気中NOX 量Qをできるだけ抑えられるよう
に、定格運転時においての適正スワール比S1 を設定
し、スワール制御弁6の開度を設定している。
Next, the swirl control based on the detection of the rotation fluctuation value V 'will be described with reference to FIGS.
Here, a swirl ratio (impeller rotation speed / engine rotation speed) S is used as a numerical value indicating a swirl state. The impeller generates a swirl when supplying air (lean mixture A + G) to the air supply valve, and the number of revolutions is adjusted according to the opening of the swirl control valve 6. If this rotational speed is increased (that is, if the swirl ratio S is increased), a large swirl is generated, and the thermal efficiency η is increased. However, on the other hand, if the swirl ratio S increases, the exhaust NO X amount Q increases. Therefore, as shown in FIG. 22, the proper swirl ratio S 1 during the rated operation is set so that the exhaust NO X amount Q is suppressed as much as possible. And the opening of the swirl control valve 6 is set.

【0044】ところが、図23のように、機関の低回転
時においては、定格回転時における適正スワール比S1
では回転変動値V’が高くなり、燃焼が不安定化する。
回転変動値V’はスワール比S1 を高めるほど低減され
る、即ち燃焼が安定する。そこで、回転変動値V’に関
して、低回転数運転時に該スワール比S1 とした時に発
生する回転変動値V’よりも小さい値にしきい値V’e
を設定し、このしきい値V’eを超えないようにスワー
ル比Sを増加させる。即ち、コントローラ16におい
て、回転変動値V’の検出により、該検出値をしきい値
V’eまで低減させるようにスワール比Sを最低でもS
2 まで増加させるのである。(スワール比SをS2 より
も大きくすれば、より一層燃焼が安定化するが、排気中
NOX 量Qの低減を目的とする上からは、回転変動値
V’が上限のしきい値V’eになるスワール比S2 に止
めておくのが望ましい。)
However, as shown in FIG. 23, when the engine is running at low speed, the appropriate swirl ratio S 1 at rated speed is used.
In this case, the rotation fluctuation value V ′ becomes high, and combustion becomes unstable.
Rotation variation value V 'is reduced as increase the swirl ratio S 1, i.e. the combustion is stabilized. Therefore, 'with respect to the rotation fluctuation value V generated when at low engine speed operation and with the swirl ratio S 1' rotation variation value V threshold V'e to a value less than
And the swirl ratio S is increased so as not to exceed the threshold value V′e. That is, the controller 16 detects the rotation fluctuation value V ′ and sets the swirl ratio S to at least S so that the detection value is reduced to the threshold value V′e.
Increase it to two . (If the swirl ratio S greater than S 2, but further combustion is stabilized, from the viewpoint of the purpose of reducing the exhaust amount of NO X Q, the rotation fluctuation value V 'is the upper limit threshold V It is desirable to keep the swirl ratio S 2 at 'e.)

【0045】最後に、図22及び図23にて、回転変動
値V’の検出に基づいてオーバーラップ期間の調整手段
としてのバルブタイミング調整手段を制御する実施例に
ついて説明する。まず、図22は、高回転数域における
ある一定回転数NH での運転時のオーバーラップ期間C
Aと出力Wとの相関を示すものであり、また、図23に
おけるオーバーラップ機関CAと回転変動値V’との相
関図は、グラフLが低回転数NL での運転時(アイドル
回転時)のもの、グラフHが図22における高回転数N
H での運転時のものである。
Finally, referring to FIGS. 22 and 23, a description will be given of an embodiment in which the valve timing adjusting means as the adjusting means for the overlap period is controlled based on the detection of the rotation fluctuation value V '. First, FIG. 22 shows an overlap period C at the time of operation at a certain rotation speed NH in a high rotation speed region.
Are those showing the correlation between A and the output W, also correlation diagram between the overlapping engine CA and the rotation variation value V 'in FIG. 23, during operation of the line L is at a low rotational speed N L (idle rotation ), The graph H shows the high rotational speed N in FIG.
It is when driving in H.

【0046】図22にて判るように、(機関回転数に関
係なく)オーバーラップ期間CAを長くするほど出力W
は高くなる。(但し、極度に大きくすると出力Wは低下
するが、このようなオーバーラップ期間は、後記のt2
よりも大きな値なので、割愛している。)しかし、その
反面で、回転変動値V’は、図23の両グラフL・Hの
如く増加し、燃焼は不安定化する。従来のバルブタイミ
ング可変装置12のなかった機関においては、機関回転
数全域において固定的にバルブタイミングを定めなけれ
ばならず、ある機関回転数N(中〜高回転数域)におい
て、燃焼安定性も鑑みて(回転変動値V’に関しては、
図23図示のしきい値V’aを設定している。)、図2
2の如く、オーバーラップ期間CAがt1 となるように
バルブタイミングを設定していた。このオーバーラップ
期間t0 によって、該機関回転数Nにおいては、出力W
0 を得ることができた。
As can be seen from FIG. 22, the longer the overlap period CA (irrespective of the engine speed), the more the output W
Will be higher. (However, the output W with extremely greatly decreased, but such overlap period is below the t 2
I omit it because it is larger than the value. However, on the other hand, the rotational fluctuation value V ′ increases as shown in both graphs L and H in FIG. 23, and the combustion becomes unstable. In an engine that does not have the conventional variable valve timing device 12, the valve timing must be fixedly set over the entire engine speed range. At a certain engine speed N (middle to high speed range), combustion stability is also reduced. In view of the above (with respect to the rotation fluctuation value V ′,
The threshold value V'a shown in FIG. 23 is set. ), FIG.
2 as the overlap period CA has set the valve timing such that t 1. Due to the overlap period t 0 , the output W
0 could be obtained.

【0047】ところで、グラフL・Hの比較より判るよ
うに、回転変動値V’は、機関回転数が低くなるほど大
きくなる。従って、高回転数域で回転変動値V’がしき
い値V’aを示すぎりぎりまで出力Wを高められるよう
にオーバーラップ期間CAを長く設定しても、このよう
に設定したオーバーラップ期間CAでは、低回転数域に
おいては回転変動値V’がしきい値を超えてしまって、
燃焼不安定、或いは失火を引き起こすこととなる。従っ
て、低回転数域での燃焼安定性を鑑みて、高回転数域で
の高出力を犠牲にしても、オーバーラップ期間CAはあ
る程度短く設定しなければならない。前記の図22にお
けるオーバーラップ期間t0 は、このようにして設定し
てあり、この場合に得られる出力W0 は、実はこの時の
機関回転数Nでオーバーラップ期間CAを最適にしてお
れば最大限に得られる出力Wよりも低く抑えられている
のである。また、逆に言えば、低回転数域ではオーバー
ラップ期間CAが長めに設定されていることで、燃焼が
ある程度不安定となっている。
Incidentally, as can be seen from the comparison of the graphs L and H, the rotation fluctuation value V 'increases as the engine speed decreases. Therefore, even if the overlap period CA is set to be long so that the output W can be increased to just before the rotation fluctuation value V 'indicates the threshold value V'a in the high rotation speed region, the overlap period CA set in this manner is set. Then, in the low rotation speed range, the rotation fluctuation value V ′ exceeds the threshold value,
It will cause unstable combustion or misfire. Therefore, in consideration of the combustion stability in the low rotation speed range, the overlap period CA must be set to be somewhat short even if the high output in the high rotation speed range is sacrificed. The overlap period t 0 in FIG. 22 is set in this way, and the output W 0 obtained in this case is actually obtained by optimizing the overlap period CA with the engine speed N at this time. The output W is suppressed lower than the maximum output W. In other words, conversely, in the low rotational speed range, the combustion is unstable to some extent because the overlap period CA is set longer.

【0048】しかし、本発明のガスエンジンにおいて
は、前記の如く、バルブタイミング可変装置12をカム
軸11に付設しており、従って、オーバーラップ期間C
Aを機関回転数毎に最適値に調整できる。そこで、機関
回転数全域にわたって、回転変動値V’がしきい値V’
aを上限としてそのぎりぎりまでになるまでオーバーラ
ップ期間CAを調整し、低回転数域での燃焼安定性の向
上、そして、中〜高回転数域での出力の向上を得るもの
である。即ち、図23にて判るように、まず、低回転数
L での運転時(アイドル回転時)には、オーバーラッ
プ期間CAの上限はt1 (<t0 )の如く短縮して、燃
焼を安定化することができ、高回転数NHの時には、オ
ーバーラップ期間CAはt2 (>t0 )まで長期化し
て、出力を向上できる。従って、失火を回避しながら出
力Wをできるだけ大きくする目的においては、低回転
(アイドル回転)から高回転に回転数を高めるに連れ
て、オーバーラップ期間CAをt1 からt2 まで高めて
いけばよい。こうして、様々な回転数変動に応じて回転
変動値V’を検出し、その都度、オーバーラップ期間C
Aを最適値にして、各期間回転数で最大限の出力Wを得
ることができるのである。
However, in the gas engine of the present invention, as described above, the variable valve timing device 12 is attached to the camshaft 11, so that the overlap period C
A can be adjusted to an optimum value for each engine speed. Therefore, over the entire engine speed range, the rotation fluctuation value V ′ is equal to the threshold value V ′.
The overlap period CA is adjusted until the limit is reached, with a being the upper limit, thereby improving the combustion stability in the low rotation speed range and improving the output in the middle to high rotation speed range. That is, as can be seen from FIG. 23, first, during the operation at the low rotation speed NL (idle rotation), the upper limit of the overlap period CA is shortened to t 1 (<t 0 ), and the combustion is started. the can be stabilized, when the high rotational speed N H is overlap period CA is prolonged until t 2 (> t 0), it can improve the output. Therefore, in order to increase the output W as much as possible while avoiding misfire, the overlap period CA should be increased from t 1 to t 2 as the rotation speed is increased from low rotation (idling rotation) to high rotation. Good. Thus, the rotation fluctuation value V ′ is detected according to various rotation speed fluctuations, and each time the overlap period C is detected.
By setting A to the optimum value, the maximum output W can be obtained at each rotation speed.

【0049】以上のように、回転変動値V’の検出を利
用して、様々な制御手段を用いて燃焼制御を行い、失火
または燃焼不安定を回避し、或いは熱効率や出力を高
め、或いは排気中NOX 量を低減するものであるが、こ
れら回転変動値V’の検出に基づいて設定した空燃比K
や、点火進角度θや、EGR率Xや、スワール比Sや、
オーバーラップ期間CA等の値が、機関の運転停止や電
源OFFに伴って消去されるのであれば、次の機関運転
開始時に、再びこれらの値が最適値から離れた値で運転
され、最初から回転変動値V’に基づくこれらの制御を
やり直さなければならない。そこで、これらの制御値を
不揮発性メモリー等の、機関運転の停止時や電源OFF
時にも消去されない記憶手段に記憶するように構成して
いる。これにより、次回の機関運転にも最適な制御で運
転がなされるようにできるのである。
As described above, by using the detection of the rotation fluctuation value V ', combustion control is performed by using various control means to avoid misfire or combustion instability, increase thermal efficiency and output, or reduce exhaust gas. is intended to reduce the medium amount of NO X, but the air-fuel ratio K which is set based on the detection of these rotation variation value V '
, The ignition advance angle θ, the EGR rate X, the swirl ratio S,
If the values of the overlap period CA and the like are erased when the operation of the engine is stopped or the power is turned off, at the next start of the operation of the engine, these values are again operated at values apart from the optimum values, and the operation is started from the beginning. These controls based on the rotation fluctuation value V 'must be redone. Therefore, these control values are stored in a nonvolatile memory or the like when the engine operation is stopped or when the power is turned off.
It is configured to store the data in a storage unit that is not erased sometimes. As a result, the operation can be performed with the optimal control for the next engine operation.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明は以上のようなガスエンジンの燃
焼制御方法としたので、次のような効果を奏する。ま
ず、請求項1記載の如き方法としたことで、一行程中の
クランク軸の回転速度の増減周期における、ある回数目
周期の最大値とその回数目周期の前後複数行程における
平均回転速度との差分を算出し、それを連続して複数行
程算出を繰り返し、その個々の算出結果から求まる回転
変動値は、複数行程にわたる有効圧力のバラツキである
燃焼変動値と略比例関係にあるので、実際に燃焼変動を
検出する代わりの演算値として信頼度があり、実際に燃
焼変動値を演算して空燃比制御するのと同程度の高い精
度で、従来のクランク軸の回転速度センサを用いて安価
かつ簡単に燃料制御をすることができ、安定した燃焼
で、かつ排気中のNOX 低減効果を併せ持ったガスエン
ジンを提供できる。
According to the present invention, the method for controlling combustion of a gas engine as described above has the following effects. First, by adopting the method as set forth in claim 1, the maximum value of a certain cycle in the increase / decrease cycle of the rotation speed of the crankshaft during one stroke and the average rotation speed in a plurality of strokes before and after the certain cycle are determined. The difference is calculated, the calculation is repeated continuously for a plurality of strokes, and the rotation fluctuation value obtained from each calculation result is substantially proportional to the combustion fluctuation value that is the variation of the effective pressure over the plurality of strokes. There is reliability as a calculation value instead of detecting combustion fluctuation, and it is inexpensive and low-cost using a conventional crankshaft rotation speed sensor with the same high accuracy as actually calculating the combustion fluctuation value and controlling the air-fuel ratio. It can easily be a fuel control, a stable combustion, and can provide a gas engine having both NO X reduction effect in the exhaust gas.

【0051】また、請求項2記載の如く、回転変動値演
算のための複数行程にわたるクランク軸の回転速度の検
出期間中は、希薄混合気の給気量調節手段(スロット
ル)を固定することで、検出期間中の給気量が一定とな
り、演算値の精度が高まる。
Further, during the detection period of the rotational speed of the crankshaft over a plurality of strokes for calculating the rotational fluctuation value, the means for adjusting the supply amount of the lean air-fuel mixture (throttle) is fixed. , The air supply amount during the detection period becomes constant, and the accuracy of the calculated value increases.

【0052】また、請求項3記載の如く、回転変動値演
算のしきい値を設定し、該しきい値を超えた時に燃焼不
安定と判断して、燃焼を安定化する制御をすることで、
ガスエンジンが失火に至る前に燃焼を安定させ、失火を
回避できる。そして、このしきい値は、前記の如く、回
転変動値が燃焼変動値と比例関係にあることから、燃焼
変動値のしきい値を設定した場合と同程度に高精度の燃
焼制御を行うことのできるしきい値となる。このしきい
値に基づいて前記の燃焼制御を行うことで、安定した燃
焼で、かつ排気中のNOX 低減効果を併せ持ったガスエ
ンジンを提供できる。
Further, as set forth in claim 3, by setting a threshold value for calculating the rotational fluctuation value, it is determined that combustion is unstable when the threshold value is exceeded, and control is performed to stabilize combustion. ,
Stabilize combustion before the gas engine reaches misfire, and avoid misfire. As described above, since the rotation fluctuation value is proportional to the combustion fluctuation value as described above, it is necessary to perform combustion control with as high accuracy as when the threshold value of the combustion fluctuation value is set. The threshold value can be set. This By performing combustion control of the based on a threshold, a stable combustion, and can provide a gas engine having both NO X reduction effect in the exhaust gas.

【0053】また、前記しきい値を設定する上で、請求
項4記載の如き方法とすることで、排気中NOX が最も
多量に発生する最大回転数或いは最大負荷での機関運転
時にも、排気中のNOX を目標範囲内に抑えることがで
きる。例えば、後記の請求項7記載の回転変動値の検出
に基づく空燃比の制御においては、しきい値を低く設定
すれば空燃比が低く抑えられ、燃焼を安定させることが
できるが、低く抑え過ぎて排気中NOX 量が目標値を超
えてしまってはならない。請求項4記載の方法を用いれ
ば、空燃比のしきい値は、NOX 量が目標値を超えない
範囲で定められるので、空燃比が低く抑えられ過ぎて、
排気中のNOX 量が目標値を超えてしまうという事態を
生じなくなる。即ち、運転許容範囲内において、排気中
NOX が目標値を上回ることがなく、燃焼を安定させる
ことのできるガスエンジンを提供することができるので
ある。
[0053] Further, in setting the threshold value, With such method of claim 4, even when the engine operation at the maximum speed or maximum load exhaust NO X is highest amount occurs, it is possible to suppress the NO X in the exhaust gas within the target range. For example, in the control of the air-fuel ratio based on the detection of the rotation fluctuation value according to claim 7 described later, the air-fuel ratio can be suppressed to a low value by setting the threshold value to be low, and the combustion can be stabilized. the amount of nO X in the exhaust Te should not exceeds the target value. According to the method of the fourth aspect, the threshold value of the air-fuel ratio is determined within a range in which the NO X amount does not exceed the target value.
A situation in which the NO X amount in the exhaust exceeds the target value does not occur. That is, in the operation allowable range, without exhaust NO X exceeds the target value, it is possible to provide a gas engine capable of stabilizing the combustion.

【0054】また、請求項5記載の如く、一行程中のク
ランク軸の回転速度の増減周期における、ある回数目周
期の最大値と、その回数目周期の前後複数行程における
平均値との差分の算出にて、その平均値を算出する行程
数を、燃焼変動値と回転変動値との相関を確保するよう
に設定することにより、回転変動値と燃焼変動値との比
例関係を確保することができ、演算値の精度を高めて制
御の信頼度を向上することが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, the difference between the maximum value of a certain cycle in the increase / decrease cycle of the rotation speed of the crankshaft during one stroke and the average value in a plurality of strokes before and after that cycle is calculated. In the calculation, by setting the number of strokes for calculating the average value so as to secure the correlation between the combustion fluctuation value and the rotation fluctuation value, it is possible to secure the proportional relationship between the rotation fluctuation value and the combustion fluctuation value. It is possible to improve the accuracy of the operation value and improve the reliability of the control.

【0055】そして、一回転変動値を演算する上での行
程数について、請求項6記載の如き方法で下限値を設定
することで、それよりも少ない行程数から演算すること
による回転変動値のバラツキが大きくなり、回転変動値
がたびたび熱効率の上から設けた基準値を超えてしまっ
て、必要以上に燃焼安定化の制御がなされ、排気中NO
X 量が増加してしまうというような弊害を回避できる。
即ち、不必要な燃焼安定化制御を回避することで、排気
NOX の低減効果を十分に得ることができ、よっぽどの
燃焼不安定で回転変動値が異常に高くなって、該基準値
を超えた時のみ燃焼安定化の制御がなされるのである。
By setting the lower limit of the number of strokes in calculating one rotation fluctuation value by the method as described in claim 6, the rotation fluctuation value is calculated by calculating from the smaller number of strokes. Fluctuations become large, and the rotation fluctuation value often exceeds a reference value provided from the viewpoint of thermal efficiency, so that control of combustion stabilization is performed more than necessary, and NO
An adverse effect such as an increase in the amount of X can be avoided.
That is, by avoiding unnecessary combustion stabilizing control, the exhaust NO X reduction effect can be sufficiently obtained, and higher unstable rotation fluctuation value combustion defintely abnormal, exceeds the reference value Only when this occurs, the combustion stabilization is controlled.

【0056】そして、請求項7記載の如く、以上のよう
な回転変動値やそのしきい値に基づいて、各種の燃焼制
御の中の少なくとも一つを行うことで、目標範囲内の排
気中NOX 量、熱効率、或いは出力を得る一方で、失火
に繋がる燃焼不安定を生じない程度の空燃比、点火時
期、EGR率、スワールの状態、或いは動弁のオーバー
ラップ期間が設定され、安定した燃焼で、かつ排気中の
NOX 低減効果を併せ持ったガスエンジンを提供でき
る。
According to a seventh aspect of the present invention, at least one of various types of combustion control is performed based on the above-described rotation fluctuation value and its threshold value, so that NO in the target range is reduced. While obtaining the X amount, thermal efficiency, or output, the air-fuel ratio, ignition timing, EGR rate, swirl state, or valve overlap period that does not cause combustion instability leading to misfire are set, and stable combustion in, and it can provide a gas engine having both NO X reduction effect in the exhaust gas.

【0057】また、スワールの状態や動弁のオーバーラ
ップ期間を可変として、このように回転変動値に基づい
てこれらを調節することで、機関回転数毎に最適の制御
値を得ることができ、いままで機関回転数に関係なくこ
れらの制御値を一定としていた場合に比して、様々な段
階の機関回転数に応じてきめ細かく燃焼安定化、排気中
NOX 量の低減、或いは高出力化に繋がる運転を行うこ
とができる。
Further, by making the swirl state and the valve overlap period variable, and adjusting them based on the rotational fluctuation value in this manner, an optimum control value can be obtained for each engine speed. as compared with the case had these control value regardless of the engine speed until now it is constant, finely combustion stabilization depending on the engine speed of the various stages, reducing the exhaust amount of NO X, or the higher output Connected driving can be performed.

【0058】そして、請求項7記載の燃焼方法を適用す
るガスエンジンにおいて、請求項8記載の如き方法を用
いることで、回転変動値の検出に基づいて最適値に前提
した制御値が機関停止や電源がOFFされることによっ
て消去されて、次期の機関運転開始時や電源ON時に再
び回転変動値に基づく同じ燃焼制御を行うという無駄が
省かれ、即ち、次期の機関運転に際しては、前回に最適
値に設定した制御値による運転が開始され、排気中NO
X 量や燃焼安定性等の点で最良の状態での機関運転を得
ることができる。
In the gas engine to which the combustion method according to the seventh aspect is applied, by using the method according to the eighth aspect, the control value based on the detection of the rotation fluctuation value, which is assumed to be the optimum value, is used to stop the engine or to stop the engine. It is erased when the power is turned off, and the same combustion control based on the rotation fluctuation value is again performed at the time of starting the next engine operation or at the time of turning on the power. The operation is started with the control value set to the
The engine can be operated in the best condition in terms of X amount, combustion stability, and the like.

【0059】また、請求項9記載の如く、回転変動値に
基づいて点火コイル発生電圧の経時的増加率を切り換え
ることで、点火プラグの使用期間を長期化できるととも
に、確実に点火コイル発生電圧の切換時期を判断するこ
とができ、途中で失火に繋がったり、無駄に点火コイル
発生電圧を高く設定してしまうという事態を回避し、効
率よく確実に点火プラグの点火制御を行うことができ
る。
Further, by switching the rate of increase of the voltage generated by the ignition coil over time based on the rotation fluctuation value, the service life of the ignition plug can be lengthened, and the voltage generated by the ignition coil can be reliably reduced. The switching timing can be determined, and it is possible to avoid a situation in which a misfire is caused on the way or a situation in which the ignition coil generation voltage is set high unnecessarily, and the ignition control of the ignition plug can be efficiently and reliably performed.

【0060】そして、請求項10記載の如く、回転変動
値の検出を点火プラグの使用限界時の判断に利用するこ
とで、点火プラグの使用限界時を確実に判断でき、うっ
かり使用限界時を過ぎて失火に繋がってしまうという事
態を回避できる。
By using the detection of the rotation fluctuation value to determine the use limit of the spark plug, the use limit of the spark plug can be reliably determined, and the use limit of the spark plug is inadvertently exceeded. The situation that leads to misfiring can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ガスエンジンにおける燃焼制御システムのブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a combustion control system in a gas engine.

【図2】本発明の目標たる排気中NOX 量の低減と燃焼
変動の安定化とのコンセプトを示す、空燃比Kと排気中
NOX 量Qとの相関図と、空燃比Kと燃焼変動値P’と
の相関図である。
FIG. 2 is a correlation diagram between an air-fuel ratio K and an exhaust NO X amount Q showing the concept of reducing the amount of NO X in the exhaust gas and stabilizing the combustion fluctuation, which are the targets of the present invention; It is a correlation diagram with a value P '.

【図3】エンジン1においてクランク軸1aの回転速度
センサ2により検出されるクランク軸信号TS1 と、カ
ム軸1bの回転速度センサ3により検出されるカム軸信
号TS2 との位相図である。
A crankshaft signal TS 1 that is detected by the rotational speed sensor 2 of the crank shaft 1a in Figure 3 the engine 1 is a phase diagram of the cam shaft signal TS 2 detected by the rotation speed sensor 3 of the camshaft 1b.

【図4】回転変動値V’の演算要素である一行程中のク
ランク軸の回転速度の増減周期におけるある回数目周期
の回転速度Vの検出とその回数目周期の前後複数行程に
おける平均値Va及び回転速度の最大値との差ΔVを示
す図である。
FIG. 4 is a calculation element of the rotation fluctuation value V ′, which is a detection of the rotation speed V in a certain cycle in the increase / decrease cycle of the rotation speed of the crankshaft in one stroke, and an average value Va in a plurality of strokes before and after the cycle. And a difference ΔV from the maximum value of the rotation speed.

【図5】平均回転数Va算出時の行程数nと燃焼変動値
P’との相関を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a correlation between the number of strokes n and the combustion fluctuation value P ′ when calculating the average rotation speed Va.

【図6】燃焼変動値P’と回転変動値V’との相関図で
ある。
FIG. 6 is a correlation diagram between a combustion fluctuation value P ′ and a rotation fluctuation value V ′.

【図7】負荷Lを一定とした場合の機関運転範囲内での
排気中NOX 量Qの最大値Q1を示す機関回転数Nと排
気中NOX 量Qとの相関図である。
FIG. 7 is a correlation diagram between the engine speed N and the exhaust NO X amount Q indicating the maximum value Q 1 of the exhaust NO X amount Q within the engine operating range when the load L is constant.

【図8】機関回転数Nを一定とした場合の機関運転範囲
内での排気中NOX 量Qの最大値Q2 を示す負荷Lと排
気中NOX 量Qとの相関図である。
FIG. 8 is a correlation diagram between the load L and the exhaust NO X amount Q indicating the maximum value Q 2 of the exhaust NO X amount Q within the engine operating range when the engine speed N is constant.

【図9】回転変動値V’のしきい値V’aを設定する上
で、排気中NOX 量Qを基準値Q3 以下に収めるための
下限値V’bを示す回転変動値V’と排気中NOX 量Q
との相関図である。
[9] rotation variation value V 'in setting the threshold V'a of rotation variation value V indicating the lower limit V'b for accommodating the exhaust amount of NO X Q than the reference value Q 3' the exhaust NO X amount Q
FIG.

【図10】回転変動値V’のしきい値V’a、回転変動
値V’のバラツキ度V”、及び熱効率η上からの回転変
動値V’の基準値V’cを示す、回転変動値V’・空燃
比Kと熱効率ηとの相関図である。
FIG. 10 is a diagram showing a rotation fluctuation indicating a threshold value V′a of the rotation fluctuation value V ′, a degree of variation V ″ of the rotation fluctuation value V ′, and a reference value V′c of the rotation fluctuation value V ′ from the thermal efficiency η. FIG. 5 is a correlation diagram between a value V ′ / air-fuel ratio K and thermal efficiency η.

【図11】回転変動値V’の演算のための回転速度差Δ
Vのデータサンプル数Nと回転変動値V’のバラツキ度
V”との相関図である。
FIG. 11 shows a rotational speed difference Δ for calculating a rotational fluctuation value V ′.
FIG. 10 is a correlation diagram between the number N of data samples of V and the degree of variation V ″ of the rotation fluctuation value V ′.

【図12】本発明の空燃比制御の流れ図である。FIG. 12 is a flowchart of air-fuel ratio control of the present invention.

【図13】従来の回転数変動値R’と燃焼変動値P’と
の相関図である。
FIG. 13 is a correlation diagram between a conventional rotational speed fluctuation value R ′ and a combustion fluctuation value P ′.

【図14】一定の機関回転数及び空燃比における点火進
角度θと回転変動値V’との相関図である。
FIG. 14 is a correlation diagram between an ignition advance angle θ and a rotation fluctuation value V ′ at a constant engine speed and air-fuel ratio.

【図15】一定の機関回転数及び空燃比における、点火
進角度θの変動に基づく排気中NOX 量Qと熱効率ηと
の相関図である。
[15] at a constant engine speed and the air-fuel ratio, a correlation diagram of the ignition advance angle exhaust based on variation of theta NO X amount Q and heat efficiency eta.

【図16】プラグ使用時間tP と要求電圧Erとの相関
図である。
FIG. 16 is a correlation diagram between a plug use time t P and a required voltage Er.

【図17】電圧差Ecと回転変動値V’との相関図であ
る。
FIG. 17 is a correlation diagram between a voltage difference Ec and a rotation fluctuation value V ′.

【図18】一定の機関回転数及び空燃比におけるEGR
率Xと排気温度Tとの相関図である。
FIG. 18 EGR at a constant engine speed and air-fuel ratio
FIG. 6 is a correlation diagram between a rate X and an exhaust temperature T.

【図19】EGR率Xと回転変動値V’との相関図であ
る。
FIG. 19 is a correlation diagram between an EGR rate X and a rotation fluctuation value V ′.

【図20】定格運転時におけるスワール比の変動に基づ
く排気中NOX 量Qとの相関図である。
FIG. 20 is a correlation diagram with the amount of NO X in exhaust gas based on a change in swirl ratio during rated operation.

【図21】低回転数運転時におけるスワール比Sと回転
変動値V’との相関図である。
FIG. 21 is a correlation diagram between a swirl ratio S and a rotation fluctuation value V ′ during low-speed operation.

【図22】一定機関回転数におけるオーバーラップ機関
CAと出力Wとの相関図である。
FIG. 22 is a correlation diagram between the overlapped engine CA and the output W at a constant engine speed.

【図23】低回転数運転時と高回転数運転時におけるオ
ーバーラップ機関CAと回転変動値V’との相関図であ
る。
FIG. 23 is a correlation diagram between the overlapped engine CA and the rotation fluctuation value V ′ during low-speed operation and high-speed operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空燃比制御弁 2 混合器 3 給気管 5 スロットル 6 スワール制御弁 7 エンジン 7a 燃焼室 8 点火プラグ 8a 点火コイル 9 燃料噴射弁 10 クランク軸 11 カム軸 12 バルブタイミング可変装置 13 排気管 14 EGR管 15 EGR制御弁 16 コントローラ 17 イグナイタ(点火装置) 19 クランク軸回転センサ Q 排気中NOX 量 P’ 燃焼変動値 V クランク軸の回転速度 Vmax ある一行程中の増減周期における、ある回数
目周期の最大値 Va 回転速度の最大値Vmaxを抽出した行程を
含む、その前後における複数行程の平均回転速度 V’ 回転変動値 V’a (V’e) しきい値 V’b (排気NOX 量Qを基準値Q3 以下とするた
めの)しきい値の下限値 V’c (熱効率ηを基準値η1 以上とするための)
しきい値の基準値 K 空燃比 η 熱効率 W 出力 θ 点火進角度 Ei 点火装置発生電圧 Er 要求電圧 Ec 電圧差 X EGR率 S スワール比 CA オーバーラップ期間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air-fuel ratio control valve 2 Mixer 3 Air supply pipe 5 Throttle 6 Swirl control valve 7 Engine 7a Combustion chamber 8 Ignition plug 8a Ignition coil 9 Fuel injection valve 10 Crankshaft 11 Camshaft 12 Valve timing variable device 13 Exhaust pipe 14 EGR pipe 15 EGR control valve 16 controller 17 igniter (ignition device) 19 in the increasing or decreasing period of in one stroke with a rotating speed Vmax of the crankshaft rotation sensor Q exhaust amount of NO X P 'combustion variation value V crankshaft, the maximum value of a certain number of eyes cycle Va Average rotational speed of a plurality of strokes before and after the stroke including the stroke in which the maximum value Vmax of the rotational speed is extracted V ′ Rotational variation value V′a (V′e) Threshold value V′b (based on exhaust NO X amount Q lower limit V'c for) the threshold to a value Q 3 or less (for the thermal efficiency eta reference value eta 1 or more)
Reference value of threshold value K Air-fuel ratio η Thermal efficiency W Output θ Ignition advance angle Ei Ignition device generated voltage Er Required voltage Ec Voltage difference X EGR rate S Swirl ratio CA Overlap period

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 21/08 301 F02D 21/08 301C 301G 41/02 301 41/02 301K 41/14 310 41/14 310M 43/00 301 43/00 301B 301N 301E 301Z F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R F02P 5/15 F02P 5/15 C (72)発明者 中園 徹 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 Fターム(参考) 3G022 AA00 AA03 AA06 AA10 DA01 EA01 EA09 FA02 FA03 FA05 FA06 FA07 GA01 GA05 GA06 GA08 GA16 GA18 3G062 AA00 AA03 AA06 AA10 BA02 BA06 BA08 BA09 DA04 GA01 GA04 GA07 GA19 3G084 AA03 AA05 BA04 BA05 BA09 BA16 BA17 BA20 BA21 BA23 DA26 DA27 DA28 EA05 EA07 EA11 EB06 EB09 EB20 EB22 EB26 EC04 FA00 FA24 FA28 FA34 FA38 3G092 AA06 AA09 AA10 AA11 AA17 AB06 BA01 BA06 BA08 BA09 DA08 DC01 DC06 DC09 EA10 EA13 EA17 EB01 EB04 EB05 EC05 EC10 FA15 FB05 FB06 HC06Z HD04Z HE00Z HE02Z HE04Z HE05Z 3G301 HA04 HA06 HA13 HA15 HA19 HA22 JA23 JB07 JB09 LA00 LA01 LA05 LA07 MA01 NA01 NA06 NA09 NB03 NC04 ND25 NE16 NE20 NE23 PC09Z PD01Z PE00Z PE02Z PE04Z PE05Z Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (reference) F02D 21/08 301 F02D 21/08 301C 301G 41/02 301 41/02 301K 41/14 310 41/14 310M 43/00 301 43/00 301B 301N 301E 301Z F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R F02P 5/15 F02P 5/15 C (72) Inventor Toru Nakazono 1-32 Chaya-cho, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka-Yanmar Diesel Co., Ltd. F-term (reference) 3G022 AA00 AA03 AA06 AA10 DA01 EA01 EA09 FA02 FA03 FA05 FA06 FA07 GA01 GA05 GA06 GA08 GA16 GA18 3G062 AA00 AA03 AA06 AA10 BA02 BA06 BA08 BA09 DA04 GA01 GA04 GA07 GA19 3G08 BA04 BA03 BA05 BA04 DA26 DA27 DA28 EA05 EA07 EA11 EB06 EB09 EB20 EB22 EB26 EC04 FA00 FA24 FA28 FA34 FA38 3G092 AA06 AA09 AA10 AA11 AA17 AB06 BA01 BA06 BA08 BA09 DA08 DC01 DC06 DC09 EA10 EA13 EA17 EB01 EC05 EB05 EC05 EC05 4Z HE00Z HE02Z HE04Z HE05Z 3G301 HA04 HA06 HA13 HA15 HA19 HA22 JA23 JB07 JB09 LA00 LA01 LA05 LA07 MA01 NA01 NA06 NA09 NB03 NC04 ND25 NE16 NE20 NE23 PC09Z PD01Z PE00Z PE02Z PE04Z PE05Z

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料ガスと空気との希薄混合気を給気し
て燃焼するガスエンジンにおいて、一行程中のクランク
軸の回転速度の増減周期における、ある回数目周期の最
大値と、その回数目周期の前後複数行程における平均値
との差分を算出し、この差分の算出は連続して複数行程
繰り返して行い、その個々の算出結果から求まる変動を
回転変動値として演算し、該回転変動値をもとに燃焼の
安定度を判断して燃焼制御を行うことを特徴とするガス
エンジンの燃焼制御方法。
In a gas engine that burns by supplying a lean mixture of fuel gas and air, a maximum value of a certain number of cycles in a cycle of increase and decrease of a rotation speed of a crankshaft during one stroke, and the number of times The difference from the average value in a plurality of strokes before and after the eye cycle is calculated, and the calculation of this difference is repeatedly performed continuously for a plurality of strokes, and a change obtained from each calculation result is calculated as a rotation change value, and the rotation change value is calculated. A combustion control method for a gas engine, wherein combustion control is performed by determining the degree of stability of combustion based on the data.
【請求項2】 請求項1記載のガスエンジンの燃焼制御
方法において、前記の複数行程にわたるクランク軸の回
転速度の検出期間中は、希薄混合気の給気量調節手段を
固定しておくことを特徴とするガスエンジンの燃焼制御
方法。
2. A combustion control method for a gas engine according to claim 1, wherein said means for adjusting the supply amount of the lean air-fuel mixture is fixed during said detection period of the rotation speed of the crankshaft over a plurality of strokes. A combustion control method for a gas engine.
【請求項3】 請求項1記載のガスエンジンの燃焼制御
方法において、前記回転変動値のしきい値を設定し、該
回転変動値が該しきい値より高い場合に、燃焼不安定で
あると判断することを特徴とするガスエンジンの燃焼制
御方法。
3. The combustion control method for a gas engine according to claim 1, wherein a threshold value of the rotation fluctuation value is set, and when the rotation fluctuation value is higher than the threshold value, it is determined that combustion is unstable. A method for controlling combustion in a gas engine, comprising: determining.
【請求項4】 請求項3記載のガスエンジンの燃焼制御
方法において、機関運転範囲内で、回転数及び負荷が一
番高い状態で、排気中のNOX 値が目標値内に収まるよ
うに、前記の回転変動値のしきい値を設定することを特
徴とするガスエンジンの燃焼制御方法。
4. A combustion control method for a gas engine according to claim 3, in the engine operating range, at high rotational speed and load is the most state, as NO X value in the exhaust gas is within the target value, A combustion control method for a gas engine, comprising setting a threshold value of the rotation fluctuation value.
【請求項5】 請求項4記載のガスエンジンの燃焼制御
方法において、一行程中のクランク軸の回転速度の増減
周期における、ある回数目周期の最大値と、その回数目
周期の前後複数行程における平均値との差分の算出に
て、その平均値を算出する行程数を、燃焼変動値と回転
変動値との相関を確保するように設定することを特徴と
するガスエンジンの燃焼制御方法。
5. The combustion control method for a gas engine according to claim 4, wherein a maximum value of a certain cycle in a cycle of increase and decrease of the rotation speed of the crankshaft during one stroke, and a maximum value of a plurality of strokes before and after the same cycle. A combustion control method for a gas engine, wherein, in calculating a difference from an average value, a number of strokes for calculating the average value is set so as to secure a correlation between a combustion fluctuation value and a rotation fluctuation value.
【請求項6】 請求項5記載のガスエンジンの燃焼制御
方法において、前記方法で求めたしきい値を中心とする
前記回転変動値のバラツキの最上限が、該回転変動値の
熱効率に関する基準値を超えないように、該回転変動値
を求めるための回転速度の最大値と平均値との差の検出
数の下限値を設定することを特徴とするガスエンジンの
燃焼制御方法。
6. The combustion control method for a gas engine according to claim 5, wherein the upper limit of the fluctuation of the rotation fluctuation value around the threshold value obtained by the method is a reference value relating to the thermal efficiency of the rotation fluctuation value. A combustion control method for a gas engine, wherein a lower limit value of the number of detections of the difference between the maximum value and the average value of the rotation speed for obtaining the rotation fluctuation value is set so as not to exceed the rotation fluctuation value.
【請求項7】 請求項1、2、3、4、5、または6記
載の燃焼制御方法を適用するガスエンジンにおいて、前
記回転変動値の検出をもとに空燃比、点火時期、EGR
率、スワールの状態、または動弁のオーバーラップ期間
のうちの少なくとも一つを制御することを特徴とするガ
スエンジンの燃焼制御方法。
7. A gas engine to which the combustion control method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6 is applied, based on detection of the rotation fluctuation value, an air-fuel ratio, an ignition timing, and an EGR.
A method for controlling combustion in a gas engine, comprising controlling at least one of a rate, a state of a swirl, or an overlap period of a valve train.
【請求項8】 請求項7記載の燃焼方法を適用するガス
エンジンにおいて、前記制御の制御値を、機関停止及び
電源OFFによっては消去されない記憶手段にて記憶す
ることを特徴とするガスエンジンの燃焼制御方法。
8. A gas engine to which the combustion method according to claim 7 is applied, wherein the control value of said control is stored in a storage means which is not erased by stopping the engine and turning off the power. Control method.
【請求項9】 請求項1、2、3、4、5、または6記
載の燃焼制御方法を適用するガスエンジンであって、点
火装置発生電圧を、その使用開始時より燃焼不安定を検
出する時期まで小さく設定し、燃焼不安定を検出してか
ら点火プラグの使用限界まで大きく設定するようにした
ものにおいて、前記の回転変動値の検出を点火装置発生
電圧の設定変更時期に当たる燃焼不安定な状態の検出に
利用することを特徴とするガスエンジンの燃焼制御方
法。
9. A gas engine to which a combustion control method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6 is applied, wherein instability of combustion is detected from an ignition device generated voltage at the start of use. In this case, the rotation fluctuation value is set to be large until the use limit of the ignition plug is detected. A combustion control method for a gas engine, wherein the method is used for detecting a state.
【請求項10】 請求項1、2、3、4、5、または6
記載の燃焼制御方法を適用するガスエンジンにおいて、
前記の回転変動値の検出を、点火プラグの使用限界時期
に当たる燃焼不安定な状態の検出に利用することを特徴
とするガスエンジンの燃焼制御方法。
10. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6.
In a gas engine to which the described combustion control method is applied,
A combustion control method for a gas engine, wherein the detection of the rotation fluctuation value is used for detecting an unstable combustion state corresponding to a use limit time of a spark plug.
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