JP2000213385A - 予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイミング制御方法 - Google Patents
予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイミング制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予混合自着火エンジンにおいて、自着火のタ
イミングを適正なものとし、良好な運転状態を得ること
ができる技術を得る。 【解決手段】 予混合圧縮自着火エンジンの自着火をお
こなうに、給気に排ガスの一部または全部を混合するこ
とにより給気温度を制御して自着火タイミングを制御す
る。
イミングを適正なものとし、良好な運転状態を得ること
ができる技術を得る。 【解決手段】 予混合圧縮自着火エンジンの自着火をお
こなうに、給気に排ガスの一部または全部を混合するこ
とにより給気温度を制御して自着火タイミングを制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電用エンジン、
コジェネレーション用小型エンジン等に使用される予混
合圧縮自着火エンジンに関する。
コジェネレーション用小型エンジン等に使用される予混
合圧縮自着火エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮自着火エンジンでは、断熱圧縮によ
る温度上昇による燃料の自己着火（自着火）を用いて燃
料を燃焼させる。燃料が自己着火する温度（以下自着火
温度という）は、燃料によって決まっており、圧縮行程
における温度上昇で所定の自着火温度に達すれば、燃料
は燃焼する。従って、燃料の圧縮前温度の高低によって
断熱圧縮により自着火温度に達する時間が異なる。ま
た、負荷あるいは燃料の当量比が変わっても自着火する
タイミングが変わる。
る温度上昇による燃料の自己着火（自着火）を用いて燃
料を燃焼させる。燃料が自己着火する温度（以下自着火
温度という）は、燃料によって決まっており、圧縮行程
における温度上昇で所定の自着火温度に達すれば、燃料
は燃焼する。従って、燃料の圧縮前温度の高低によって
断熱圧縮により自着火温度に達する時間が異なる。ま
た、負荷あるいは燃料の当量比が変わっても自着火する
タイミングが変わる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】自着火するタイミング
が変わると効率が大きく変動するという問題があるが、
それ以上に安定な運転が持続できなくなるという問題が
ある。従来、これを防ぐための有効な手法はなかった。
自着火タイミングを制御することはエンジンに欠かせな
い技術的要件である。この点に関して、予混合圧縮自着
火エンジン以外のエンジンに関して説明すると、火花点
火エンジンにおいては、点火プラグの放電タイミング、
ディーゼルエンジンにおいては燃料の噴射タイミングの
制御によって着火タイミングを制御することができる。
しかしながら、本願が対象とする予混合自着火エンジン
に関しては、このような手法を踏襲することはできず、
現状において有効な手法はない。
が変わると効率が大きく変動するという問題があるが、
それ以上に安定な運転が持続できなくなるという問題が
ある。従来、これを防ぐための有効な手法はなかった。
自着火タイミングを制御することはエンジンに欠かせな
い技術的要件である。この点に関して、予混合圧縮自着
火エンジン以外のエンジンに関して説明すると、火花点
火エンジンにおいては、点火プラグの放電タイミング、
ディーゼルエンジンにおいては燃料の噴射タイミングの
制御によって着火タイミングを制御することができる。
しかしながら、本願が対象とする予混合自着火エンジン
に関しては、このような手法を踏襲することはできず、
現状において有効な手法はない。
【０００４】従って、本発明の目的は、予混合自着火エ
ンジンにおいて、自着火のタイミングを適正なものと
し、良好な運転状態を得ることができる技術を得ること
にある。
ンジンにおいて、自着火のタイミングを適正なものと
し、良好な運転状態を得ることができる技術を得ること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイ
ミング制御方法の特徴手段は、請求項１に記載されてい
るように、予混合圧縮自着火エンジンの自着火をおこな
うに、給気に排ガスの一部または全部を混合することに
より給気温を制御して自着火タイミングを制御すること
にある。この方法にあっては、自着火タイミングを制御
するに、エンジンから排出される排ガス（排気ガス）を
給気に混合することにより、この給気温を制御する。こ
のようにすると、結果的に、自着火タイミングの制御を
おこなうことができる。通常、排ガス温は、給気温より
高いために、このように排ガスを給気（排ガスを混合し
ないもの）に混合することで、給気温（排ガスを混合し
たもの）を高温側に誘導することが可能となり、自着火
タイミングを早めて、制御することができる。この場
合、熱源として排ガスが有する熱を利用するため、容
易、簡便に上記のような制御効果を得ることができる。
の本発明による予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイ
ミング制御方法の特徴手段は、請求項１に記載されてい
るように、予混合圧縮自着火エンジンの自着火をおこな
うに、給気に排ガスの一部または全部を混合することに
より給気温を制御して自着火タイミングを制御すること
にある。この方法にあっては、自着火タイミングを制御
するに、エンジンから排出される排ガス（排気ガス）を
給気に混合することにより、この給気温を制御する。こ
のようにすると、結果的に、自着火タイミングの制御を
おこなうことができる。通常、排ガス温は、給気温より
高いために、このように排ガスを給気（排ガスを混合し
ないもの）に混合することで、給気温（排ガスを混合し
たもの）を高温側に誘導することが可能となり、自着火
タイミングを早めて、制御することができる。この場
合、熱源として排ガスが有する熱を利用するため、容
易、簡便に上記のような制御効果を得ることができる。
【０００６】このような制御をおこなう場合に、請求項
２に記載されているように、前記自着火タイミングを早
めたい場合に、給気に混合される排ガスの量を増加さ
せ、自着火タイミングを遅めたい場合に、給気に混合さ
れる排ガスの量を減少させることが好ましい。また戻り
路を保温すると放熱ロスが防げるため好ましい。このよ
うに混合される排ガス量を増減する制御で、結果的に自
着火のタイミングを制御できる。
２に記載されているように、前記自着火タイミングを早
めたい場合に、給気に混合される排ガスの量を増加さ
せ、自着火タイミングを遅めたい場合に、給気に混合さ
れる排ガスの量を減少させることが好ましい。また戻り
路を保温すると放熱ロスが防げるため好ましい。このよ
うに混合される排ガス量を増減する制御で、結果的に自
着火のタイミングを制御できる。
【０００７】さて、上記の方法を採用する予混合自着火
エンジンとしては、請求項３に記載されているように、
シリンダ内に存する予混合気の圧縮自着火のタイミング
を検出する圧縮自着火タイミング検出手段を備えるとと
もに、前記シリンダに給気される給気に、エンジンから
の排ガスを混合量制御を伴って混合する排ガス混合手段
を備え、前記圧縮自着火タイミング検出手段により検出
される圧縮自着火のタイミングに基づいて、前記排ガス
混合手段を働かせて、前記給気に混合される排ガスの量
を調節して給気温を制御し、自着火タイミングを制御す
る制御手段を備えて、エンジンを構成すればよい。即
ち、圧縮自着火タイミング検出手段によりシリンダ内に
存する予混合気の圧縮自着火のタイミングを検出し、こ
の検出結果に基づいて、給気に混合される排ガスの量を
調節して給気温を制御すると、自着火タイミングを制御
することができる。
エンジンとしては、請求項３に記載されているように、
シリンダ内に存する予混合気の圧縮自着火のタイミング
を検出する圧縮自着火タイミング検出手段を備えるとと
もに、前記シリンダに給気される給気に、エンジンから
の排ガスを混合量制御を伴って混合する排ガス混合手段
を備え、前記圧縮自着火タイミング検出手段により検出
される圧縮自着火のタイミングに基づいて、前記排ガス
混合手段を働かせて、前記給気に混合される排ガスの量
を調節して給気温を制御し、自着火タイミングを制御す
る制御手段を備えて、エンジンを構成すればよい。即
ち、圧縮自着火タイミング検出手段によりシリンダ内に
存する予混合気の圧縮自着火のタイミングを検出し、こ
の検出結果に基づいて、給気に混合される排ガスの量を
調節して給気温を制御すると、自着火タイミングを制御
することができる。
【０００８】このように給気に排ガスを混合する手法と
しては、請求項４に記載されているように、排ガス路か
ら排ガスを給気路に戻す排ガス戻り路が備えられるとと
もに、前記排ガス戻り路を介して給気路に戻される排ガ
スの量を調節する戻りガス量調節手段を備え、前記戻り
ガス量調節手段に対して前記制御手段からの制御情報が
与えられる構成とされることが好ましい。このように構
成すると、制御手段により戻りガス量調節手段を働かせ
て、給気に供給される排ガス量を調節することで、結果
的に自着火のタイミングを制御することができる。
しては、請求項４に記載されているように、排ガス路か
ら排ガスを給気路に戻す排ガス戻り路が備えられるとと
もに、前記排ガス戻り路を介して給気路に戻される排ガ
スの量を調節する戻りガス量調節手段を備え、前記戻り
ガス量調節手段に対して前記制御手段からの制御情報が
与えられる構成とされることが好ましい。このように構
成すると、制御手段により戻りガス量調節手段を働かせ
て、給気に供給される排ガス量を調節することで、結果
的に自着火のタイミングを制御することができる。
【０００９】上記の構成においては、自着火のタイミン
グを検出してこのタイミングを適正に保つ目的から給気
に混合すべき排ガス量を調節して、自着火のタイミング
を調節することで、動作条件の変化に良好に対応でき
る。さらに、例えば、エンジンにかかるエンジン負荷、
エンジンの起動からの経過時間、空気比、環境温湿度等
の条件も、自着火のタイミングに大きな影響を及ぼし、
結果的にエンジンの良好な運転状態を阻害する場合もあ
る。このようなエンジンの動作条件に対しても、本願の
排ガスが有する熱を利用しての自着火タイミングの制御
は有効である。このような動作構造を提案するのが以下
のものである。即ち、請求項５に記載するように、予混
合圧縮自着火エンジンを構成するに、エンジンの動作条
件を検出する動作条件検出手段を備えるとともに、シリ
ンダに給気される給気に、エンジンからの排ガスを混合
量制御を伴って混合する排ガス混合手段を備え、前記動
作条件検出手段により検出されるエンジンの動作条件に
基づいて、前記給気に混合される排ガスの量を調節して
給気温を制御し、自着火タイミングを制御する制御手段
を備える構造とする。即ち、動作条件検出手段により、
自着火タイミングに影響を及ぼすエンジン動作条件を検
出する。そして、この検出結果に基づいて、制御手段
が、排ガス混合手段を働かせて、給気に混合される排ガ
スの量を調節して給気温を制御する。このようにするこ
とにより、エンジンの動作状態に対応した状態で、エン
ジンを働かせることができる。
グを検出してこのタイミングを適正に保つ目的から給気
に混合すべき排ガス量を調節して、自着火のタイミング
を調節することで、動作条件の変化に良好に対応でき
る。さらに、例えば、エンジンにかかるエンジン負荷、
エンジンの起動からの経過時間、空気比、環境温湿度等
の条件も、自着火のタイミングに大きな影響を及ぼし、
結果的にエンジンの良好な運転状態を阻害する場合もあ
る。このようなエンジンの動作条件に対しても、本願の
排ガスが有する熱を利用しての自着火タイミングの制御
は有効である。このような動作構造を提案するのが以下
のものである。即ち、請求項５に記載するように、予混
合圧縮自着火エンジンを構成するに、エンジンの動作条
件を検出する動作条件検出手段を備えるとともに、シリ
ンダに給気される給気に、エンジンからの排ガスを混合
量制御を伴って混合する排ガス混合手段を備え、前記動
作条件検出手段により検出されるエンジンの動作条件に
基づいて、前記給気に混合される排ガスの量を調節して
給気温を制御し、自着火タイミングを制御する制御手段
を備える構造とする。即ち、動作条件検出手段により、
自着火タイミングに影響を及ぼすエンジン動作条件を検
出する。そして、この検出結果に基づいて、制御手段
が、排ガス混合手段を働かせて、給気に混合される排ガ
スの量を調節して給気温を制御する。このようにするこ
とにより、エンジンの動作状態に対応した状態で、エン
ジンを働かせることができる。
【００１０】ここで、前記動作条件検出手段が、前記動
作条件としてのエンジン負荷を検出するエンジン負荷検
出手段であり、前記制御手段が、前記エンジン負荷検出
手段による検出されるエンジン負荷が増大する場合に、
混合排ガス量を減少させて給気温度を低温側に制御し、
エンジン負荷が減少する場合に、混合排ガス量を増加さ
せて給気温度を高温側に制御する構成とされていること
が好ましい。この構成を採用することにより、エンジン
負荷の変動に対して、排ガス再循環構造を利用して、良
好に自着火タイミングを制御することができる。
作条件としてのエンジン負荷を検出するエンジン負荷検
出手段であり、前記制御手段が、前記エンジン負荷検出
手段による検出されるエンジン負荷が増大する場合に、
混合排ガス量を減少させて給気温度を低温側に制御し、
エンジン負荷が減少する場合に、混合排ガス量を増加さ
せて給気温度を高温側に制御する構成とされていること
が好ましい。この構成を採用することにより、エンジン
負荷の変動に対して、排ガス再循環構造を利用して、良
好に自着火タイミングを制御することができる。
【００１１】このような構造を採用することにより、給
気温を排ガスを利用して制御することにより、予混合圧
縮自着火エンジンの自着火タイミングを容易に制御でき
るようになった。また、季節による温度変動あるいは１
日の温度変動により、外気温が変動しても、燃料の自着
火タイミングをほぼ一定に制御できることにより、安定
な運転が持続できる。また、負荷変動に対しても、弁の
性能によるがアフタークーラのものよりはるかに即応で
きる安定した運転が可能となる。
気温を排ガスを利用して制御することにより、予混合圧
縮自着火エンジンの自着火タイミングを容易に制御でき
るようになった。また、季節による温度変動あるいは１
日の温度変動により、外気温が変動しても、燃料の自着
火タイミングをほぼ一定に制御できることにより、安定
な運転が持続できる。また、負荷変動に対しても、弁の
性能によるがアフタークーラのものよりはるかに即応で
きる安定した運転が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本願の予混合圧縮自着火エンジン
１００の構造を図１に基づいて説明する。エンジン１０
０は、給気弁１及び排気弁２を備えたシリンダ３と、こ
のシリンダ３内に収納されるピストン４を備えたエンジ
ン本体５を備えて構成されている。ピストン４は連接棒
８によってクランク軸９に接続されており、ピストン４
の往復動に従ってクランク軸９に回転出力を得られる。
この構成により、予混合気はシリンダ３内へ導かれ、圧
縮、膨張行程を経た後、排気弁を介して排気側へ排気さ
れる。
１００の構造を図１に基づいて説明する。エンジン１０
０は、給気弁１及び排気弁２を備えたシリンダ３と、こ
のシリンダ３内に収納されるピストン４を備えたエンジ
ン本体５を備えて構成されている。ピストン４は連接棒
８によってクランク軸９に接続されており、ピストン４
の往復動に従ってクランク軸９に回転出力を得られる。
この構成により、予混合気はシリンダ３内へ導かれ、圧
縮、膨張行程を経た後、排気弁を介して排気側へ排気さ
れる。
【００１３】エンジンの動作サイクルは、吸引行程、圧
縮行程、膨張行程、排気行程を経て、一サイクルを完了
する。通常、前記吸引行程においては、給気弁１のみが
開状態とされて、予混合気の吸入が行われる。圧縮行程
においては、給気弁１及び排気弁２が共に閉状態とされ
ピストン４がシリンダ３内空間を減少させる方向に移動
し、シリンダ３内のガスの圧縮がおこる。この圧縮が完
了する状態に於けるピストン４の位置が、上死点と呼ば
れ、本願における圧縮自着火は、この位置の近傍にピス
トン４があるタイミングで起こることが好ましい。膨張
行程は、燃焼によって発生する高圧ガスによりピストン
４がシリンダ内空間を増加する方向に移動する行程であ
る。この行程にあっても、給気弁１及び排気弁２が共に
閉状態とされる。さらに、排気行程においては、排気弁
２のみが開状態とされ、ピストン４のシリンダ３内空間
を減少させる方向への移動に伴ってシリンダ３内の排ガ
スが排出される。以上の行程は、４サイクルエンジンが
普通に備える行程であり、基本的に予混合圧縮自着火エ
ンジンも、自着火が、圧縮に伴って発生される熱によっ
て起こる以外、他のエンジンと変わるところはない。
縮行程、膨張行程、排気行程を経て、一サイクルを完了
する。通常、前記吸引行程においては、給気弁１のみが
開状態とされて、予混合気の吸入が行われる。圧縮行程
においては、給気弁１及び排気弁２が共に閉状態とされ
ピストン４がシリンダ３内空間を減少させる方向に移動
し、シリンダ３内のガスの圧縮がおこる。この圧縮が完
了する状態に於けるピストン４の位置が、上死点と呼ば
れ、本願における圧縮自着火は、この位置の近傍にピス
トン４があるタイミングで起こることが好ましい。膨張
行程は、燃焼によって発生する高圧ガスによりピストン
４がシリンダ内空間を増加する方向に移動する行程であ
る。この行程にあっても、給気弁１及び排気弁２が共に
閉状態とされる。さらに、排気行程においては、排気弁
２のみが開状態とされ、ピストン４のシリンダ３内空間
を減少させる方向への移動に伴ってシリンダ３内の排ガ
スが排出される。以上の行程は、４サイクルエンジンが
普通に備える行程であり、基本的に予混合圧縮自着火エ
ンジンも、自着火が、圧縮に伴って発生される熱によっ
て起こる以外、他のエンジンと変わるところはない。
【００１４】以下 本願の特徴構成に関して説明する。
エンジン１００には、シリンダ３内の内圧を検出するた
めの内圧センサ１０が備えられるとともに、クランク軸
９の角度を検出するためのクランク角センサ１１が備え
られている。そして、内圧センサ１０からの出力情報は
予め設定されている設定値と比較され、その比較結果、
及び検出されたクランク角が、エンジンに備えられる制
御装置（制御手段Ｃの一例）１２に送られる。従って、
制御装置１２においては、各時点において、クランク角
と設定値に対してシリンダ内の内圧がどのような状態に
あるかの情報を得ることができる。シリンダ内圧は自着
火後極めて短時間で上昇するから、シリンダ内圧が設定
値を越えるタイミングを自着火のタイミングとみなすこ
とが可能である。このように、エンジンの動作サイクル
に於ける圧縮自着火のタンミングを検出する手段を、圧
縮自着火タイミング検出手段Ａと呼ぶ。ここで、この圧
縮自着火タイミング検出手段Ａにおいては、クランク軸
角度が動作サイクルの時間軸に代わる情報として認識さ
れ、クランク軸角度がどの角度にあるタイミングで、圧
縮自着火が起こったかを検出して、自着火のタイミング
が特定される。
エンジン１００には、シリンダ３内の内圧を検出するた
めの内圧センサ１０が備えられるとともに、クランク軸
９の角度を検出するためのクランク角センサ１１が備え
られている。そして、内圧センサ１０からの出力情報は
予め設定されている設定値と比較され、その比較結果、
及び検出されたクランク角が、エンジンに備えられる制
御装置（制御手段Ｃの一例）１２に送られる。従って、
制御装置１２においては、各時点において、クランク角
と設定値に対してシリンダ内の内圧がどのような状態に
あるかの情報を得ることができる。シリンダ内圧は自着
火後極めて短時間で上昇するから、シリンダ内圧が設定
値を越えるタイミングを自着火のタイミングとみなすこ
とが可能である。このように、エンジンの動作サイクル
に於ける圧縮自着火のタンミングを検出する手段を、圧
縮自着火タイミング検出手段Ａと呼ぶ。ここで、この圧
縮自着火タイミング検出手段Ａにおいては、クランク軸
角度が動作サイクルの時間軸に代わる情報として認識さ
れ、クランク軸角度がどの角度にあるタイミングで、圧
縮自着火が起こったかを検出して、自着火のタイミング
が特定される。
【００１５】さて、本願にあっては、排ガスが流れる排
ガス路１３の所定位置に３方弁１４を備えた分岐部１５
が備えられており、排ガス路１３が外気側に接続される
排ガス主流路１６と、前記過給機６の上流側である過給
機吸引流路１７に接続される排ガス戻り路１８とを備え
て構成されている。この３方弁１４は、戻りガス量調節
手段Ｄとして働き、その開度調整により排ガス戻り路１
８に流れる排ガスの量を調整できる。この構成を採用す
ることにより、排ガスの戻り量の調整により、給気温の
調節が可能となる。即ち、給気温を上昇させようとする
場合は、戻り側の排ガス量を増大させればよく、逆の場
合は、減少させればよい。このように、排ガス路１３か
ら給気へ、流量調節を伴って混合する手段を、排ガス混
合手段Ｂと称する。
ガス路１３の所定位置に３方弁１４を備えた分岐部１５
が備えられており、排ガス路１３が外気側に接続される
排ガス主流路１６と、前記過給機６の上流側である過給
機吸引流路１７に接続される排ガス戻り路１８とを備え
て構成されている。この３方弁１４は、戻りガス量調節
手段Ｄとして働き、その開度調整により排ガス戻り路１
８に流れる排ガスの量を調整できる。この構成を採用す
ることにより、排ガスの戻り量の調整により、給気温の
調節が可能となる。即ち、給気温を上昇させようとする
場合は、戻り側の排ガス量を増大させればよく、逆の場
合は、減少させればよい。このように、排ガス路１３か
ら給気へ、流量調節を伴って混合する手段を、排ガス混
合手段Ｂと称する。
【００１６】前記制御装置１２には、エンジン１００の
一動作サイクル内における実際の自着火のタイミング情
報（実際は、各クランク角においてシリンダ内圧力が設
定値に対して、これを越えたクランク角情報）が、入力
される。一方、この制御装置１２は、内部に記憶手段１
２０を備えており、運転条件に対応して、圧縮自着火が
起こるべきタイミング（特定のクランク角）情報を備え
ている。このような好ましい自着火のタイミングは、エ
ンジンの仕様が固定されている場合、経験的に判明して
おり、予め記憶しておくことができる。そして、制御装
置１２内では、エンジン動作時における、実際の自着火
タイミング（シリンダ内圧が前記設定値を越えるシリン
ダ角）と、前記好ましい自着火のタイミング（好ましい
シリンダ角）との、比較をおこなう。このようにするこ
とで、実際の自着火のタイミングが遅れているか、早ま
っているかが判明する。この結果に基づいて、制御装置
１２にあっては、運転の状況に従って、３方弁１４の開
側を設定制御するように構成されているとともに、実際
の自着火のタイミングが遅れている場合に、開度を調節
して、戻り排ガス量を増大させて、給気温度を現状より
増加する側に導く。一方、実際の自着火のタイミングが
早まっている場合に、同じく開度を調節して、戻り排ガ
ス量を減少させて、給気温度を現状より減少する側に導
く。このように制御することにより、自着火のタイミン
グを好ましい状態に維持することができる。
一動作サイクル内における実際の自着火のタイミング情
報（実際は、各クランク角においてシリンダ内圧力が設
定値に対して、これを越えたクランク角情報）が、入力
される。一方、この制御装置１２は、内部に記憶手段１
２０を備えており、運転条件に対応して、圧縮自着火が
起こるべきタイミング（特定のクランク角）情報を備え
ている。このような好ましい自着火のタイミングは、エ
ンジンの仕様が固定されている場合、経験的に判明して
おり、予め記憶しておくことができる。そして、制御装
置１２内では、エンジン動作時における、実際の自着火
タイミング（シリンダ内圧が前記設定値を越えるシリン
ダ角）と、前記好ましい自着火のタイミング（好ましい
シリンダ角）との、比較をおこなう。このようにするこ
とで、実際の自着火のタイミングが遅れているか、早ま
っているかが判明する。この結果に基づいて、制御装置
１２にあっては、運転の状況に従って、３方弁１４の開
側を設定制御するように構成されているとともに、実際
の自着火のタイミングが遅れている場合に、開度を調節
して、戻り排ガス量を増大させて、給気温度を現状より
増加する側に導く。一方、実際の自着火のタイミングが
早まっている場合に、同じく開度を調節して、戻り排ガ
ス量を減少させて、給気温度を現状より減少する側に導
く。このように制御することにより、自着火のタイミン
グを好ましい状態に維持することができる。
【００１７】〔別実施の形態例〕 （イ） 本願の予混合圧縮自着火エンジンに使用できる
燃料としては、メタンを主成分とする都市ガス等が好適
であるが、ガソリン、プロパン、メタノール、水素等、
任意の燃料を使用することができる。 （ロ） 予混合気を生成するにあたっては、燃料とこの
燃料の燃焼のための酸素を含有するガスとを混合すれば
よいが、例えば、燃焼用酸素含有ガスとして空気を使用
することが一般的である。しかしながら、このようなガ
スとしては、例えば、酸素成分含有量が空気に対して高
い酸素富化ガス等を使用することが可能である。 （ハ） 上記の実施の形態例において、自着火のタイミ
ングの検出にあたっては、シリンダ内圧が所定の設定値
を越えるタイミングとして捕らえたが、着火の発光を検
出するフォトセンサー、ノッキングを検出するノッキン
グセンサ等をシリンダに取りつけておいて、このセンサ
の信号から検出するようにしてもよい。さらに、動作サ
イクルに於けるタイミングの特定は、クランク軸角との
関係で特定したが、時間軸において、このタイミングを
特定してもよい。 （ニ） 上記の実施の形態例においては、戻り排ガスの
量の調節による給気温度の制御を好ましい自着火タイミ
ングとの関係で制御するものとした。この実施形態で、
一応の良好な運転状態を確保できるが、予混合自着火エ
ンジンにあっては、自着火のタイミングを決定する条件
が様々ある。従って、排ガスの戻り制御は、このような
様々な条件に直接対応しておこなうことが好ましい場合
もある。即ち、エンジン負荷、環境温度、環境湿度、起
動からの経過時間、空気比、過給圧、燃料ガス組成等に
基づいても、排ガス戻り量を制御する構造を採ることが
好ましい場合もあるのである。従って、これらの状態を
検出するセンサ（動作条件検出手段として働く）を設
け、このセンサの出力に従って、制御装置により、給気
温度の制御をすることが好ましい。例えば、図１に示す
ように、エンジン負荷を検出する負荷検出センサを設
け、制御装置１２において、給気温度の目標値を、エン
ジン負荷の上昇に対しては給気温度を下降させ、エンジ
ン負荷の下降に対しては給気温度を上昇させる。あるい
は、温湿度センサを設けておき、環境温度の上昇に対し
ては給気温度を下降させ、環境温度の下降に対しては給
気温度を上昇させる。さらに、環境湿度の上昇に対して
は給気温度を上昇させ、環境湿度の下降に対しては給気
温度を下降させる構造と取ることもできる。さらに、起
動からの経過時間に関しては、この経過時間が短い場合
は給気温度を比較的高温に維持し、経過時間が所定の定
常運転時間に達した段階で、初期に於ける給気温度より
低温側に調整するように構成することが好ましい。ま
た、空気比に関しては、空気比の上昇に対しては給気温
度を上昇させ、空気比の下降に対しては給気温度を下降
させる。ここで、空気比は、圧縮自着火エンジンの場合
２〜６の範囲内に設定されることが多く、この程度の範
囲に於ける上昇・下降の変化に対応する。これらの制御
にあたっても、排ガスの循環量を調節することで、良好
に対応できる。 （ホ） 上記の実施の形態例においては、所謂、４サイ
クルエンジンに関連して、説明したが、本願は、２サイ
クルエンジンにおいても適応可能である。 （ニ） さらに、本願にあっては、シリンダ内に、予混
合気の状態で、ガスを供給するものとしてが、シリンダ
内に燃焼用酸素含有ガスと燃料とを別個に、例えば、圧
縮行程の初期段階で供給して予混合気を形成し、この混
合気の圧縮を行って自着火をおこなう場合も、本願の構
成を採用することができる。この構造の場合は、シリン
ダ内に供給される燃焼用酸素含有ガス側の給気温を排ガ
スの戻りによって制御することとなる。
燃料としては、メタンを主成分とする都市ガス等が好適
であるが、ガソリン、プロパン、メタノール、水素等、
任意の燃料を使用することができる。 （ロ） 予混合気を生成するにあたっては、燃料とこの
燃料の燃焼のための酸素を含有するガスとを混合すれば
よいが、例えば、燃焼用酸素含有ガスとして空気を使用
することが一般的である。しかしながら、このようなガ
スとしては、例えば、酸素成分含有量が空気に対して高
い酸素富化ガス等を使用することが可能である。 （ハ） 上記の実施の形態例において、自着火のタイミ
ングの検出にあたっては、シリンダ内圧が所定の設定値
を越えるタイミングとして捕らえたが、着火の発光を検
出するフォトセンサー、ノッキングを検出するノッキン
グセンサ等をシリンダに取りつけておいて、このセンサ
の信号から検出するようにしてもよい。さらに、動作サ
イクルに於けるタイミングの特定は、クランク軸角との
関係で特定したが、時間軸において、このタイミングを
特定してもよい。 （ニ） 上記の実施の形態例においては、戻り排ガスの
量の調節による給気温度の制御を好ましい自着火タイミ
ングとの関係で制御するものとした。この実施形態で、
一応の良好な運転状態を確保できるが、予混合自着火エ
ンジンにあっては、自着火のタイミングを決定する条件
が様々ある。従って、排ガスの戻り制御は、このような
様々な条件に直接対応しておこなうことが好ましい場合
もある。即ち、エンジン負荷、環境温度、環境湿度、起
動からの経過時間、空気比、過給圧、燃料ガス組成等に
基づいても、排ガス戻り量を制御する構造を採ることが
好ましい場合もあるのである。従って、これらの状態を
検出するセンサ（動作条件検出手段として働く）を設
け、このセンサの出力に従って、制御装置により、給気
温度の制御をすることが好ましい。例えば、図１に示す
ように、エンジン負荷を検出する負荷検出センサを設
け、制御装置１２において、給気温度の目標値を、エン
ジン負荷の上昇に対しては給気温度を下降させ、エンジ
ン負荷の下降に対しては給気温度を上昇させる。あるい
は、温湿度センサを設けておき、環境温度の上昇に対し
ては給気温度を下降させ、環境温度の下降に対しては給
気温度を上昇させる。さらに、環境湿度の上昇に対して
は給気温度を上昇させ、環境湿度の下降に対しては給気
温度を下降させる構造と取ることもできる。さらに、起
動からの経過時間に関しては、この経過時間が短い場合
は給気温度を比較的高温に維持し、経過時間が所定の定
常運転時間に達した段階で、初期に於ける給気温度より
低温側に調整するように構成することが好ましい。ま
た、空気比に関しては、空気比の上昇に対しては給気温
度を上昇させ、空気比の下降に対しては給気温度を下降
させる。ここで、空気比は、圧縮自着火エンジンの場合
２〜６の範囲内に設定されることが多く、この程度の範
囲に於ける上昇・下降の変化に対応する。これらの制御
にあたっても、排ガスの循環量を調節することで、良好
に対応できる。 （ホ） 上記の実施の形態例においては、所謂、４サイ
クルエンジンに関連して、説明したが、本願は、２サイ
クルエンジンにおいても適応可能である。 （ニ） さらに、本願にあっては、シリンダ内に、予混
合気の状態で、ガスを供給するものとしてが、シリンダ
内に燃焼用酸素含有ガスと燃料とを別個に、例えば、圧
縮行程の初期段階で供給して予混合気を形成し、この混
合気の圧縮を行って自着火をおこなう場合も、本願の構
成を採用することができる。この構造の場合は、シリン
ダ内に供給される燃焼用酸素含有ガス側の給気温を排ガ
スの戻りによって制御することとなる。
【図１】本願の予混合圧縮自着火エンジンの構成を示す
図
図
１ 給気弁 ２ 排気弁 ３ シリンダ ４ ピストン ５ エンジン本体 ９ クランク軸 １０ 内圧センサ １１ クランク角センサ １２ 制御装置 １３ 排ガス路 １４ ３方弁 １８ 排ガス戻り路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅田 昭治 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA01 AB05 AC01 AC06 AC07 AG05 3G062 AA01 BA08 DA01 DA02 EA10 FA10 FA11 GA05 GA18 GA21 3G092 AA02 AA17 AB02 AB05 AB07 AB09 AC08 BA08 DC09 EA01 EA02 FA15 HA04X HA11Z HC01Z HC02Z HC05Z HD07X HD07Z HE03Z 3G301 HA02 HA13 HA22 HA23 HA27 JA21 NE01 NE06 PA10A PA17Z PC01Z PC03Z PC08Z PD15A PD15Z PE03Z
Claims (5)
- 【請求項１】 予混合圧縮自着火エンジンの自着火をお
こなうに、給気に排ガスの一部または全部を混合するこ
とにより給気温度を制御して自着火タイミングを制御す
る予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイミング制御方
法。 - 【請求項２】 前記自着火タイミングを早めたい場合
に、給気に混合される排ガスの量を増加させ、自着火タ
イミングを遅めたい場合に給気に混合される排ガスの量
を減少させる請求項１記載の予混合圧縮自着火エンジン
の自着火タイミング制御方法。 - 【請求項３】 予混合圧縮自着火エンジンであって、シ
リンダ内に存する予混合気の圧縮自着火のタイミングを
検出する圧縮自着火タイミング検出手段を備えるととも
に、 前記シリンダ内に給気される給気に、エンジンからの排
ガスを混合量制御を伴って混合する排ガス混合手段を備
え、 前記圧縮自着火タイミング検出手段により検出される圧
縮自着火のタイミングに基づいて、前記排ガス混合手段
を働かせて、前記給気に混合される排ガスの量を調節し
て給気温を制御し、自着火タイミングを制御する制御手
段を備えた予混合圧縮自着火エンジン。 - 【請求項４】 排ガス路から排ガスを給気路に戻す排ガ
ス戻り路が備えられるとともに、前記排ガス戻り路を介
して給気路に戻される排ガスの量を調節する戻りガス量
調節手段を備え、前記戻りガス量調節手段に対して前記
制御手段からの制御情報が与えられる請求項３記載の予
混合圧縮自着火エンジン。 - 【請求項５】 予混合圧縮自着火エンジンであって、 エンジンの動作条件を検出する動作条件検出手段を備え
るとともに、 シリンダに給気される給気に、エンジンからの排ガスを
混合量制御を伴って混合する排ガス混合手段を備え、 前記動作条件検出手段により検出されるエンジンの動作
条件に基づいて、前記排ガス混合手段を働かせて、前記
給気に混合される排ガスの量を調節して給気温を制御
し、自着火タイミングを制御する制御手段を備えた予混
合圧縮自着火エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013111A JP2000213385A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイミング制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013111A JP2000213385A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイミング制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000213385A true JP2000213385A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11824055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013111A Pending JP2000213385A (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 予混合圧縮自着火エンジンの自着火タイミング制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000213385A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7472016B2 (en) | 2005-01-13 | 2008-12-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Start control apparatus for internal combustion engine |
| WO2010147071A1 (ja) * | 2009-06-16 | 2010-12-23 | ヤンマー株式会社 | ガスエンジンの排気浄化装置 |
-
1999
- 1999-01-21 JP JP11013111A patent/JP2000213385A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7472016B2 (en) | 2005-01-13 | 2008-12-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Start control apparatus for internal combustion engine |
| WO2010147071A1 (ja) * | 2009-06-16 | 2010-12-23 | ヤンマー株式会社 | ガスエンジンの排気浄化装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061221 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070510 |