JP2004285836A - Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor - Google Patents

Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2004285836A
JP2004285836A JP2003075463A JP2003075463A JP2004285836A JP 2004285836 A JP2004285836 A JP 2004285836A JP 2003075463 A JP2003075463 A JP 2003075463A JP 2003075463 A JP2003075463 A JP 2003075463A JP 2004285836 A JP2004285836 A JP 2004285836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
air
fuel ratio
heat pump
calibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003075463A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirosuke Sato
博亮 佐藤
Hajime Nakamura
哉 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Co Ltd filed Critical Yanmar Co Ltd
Priority to JP2003075463A priority Critical patent/JP2004285836A/en
Publication of JP2004285836A publication Critical patent/JP2004285836A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent atmospheric calibration operation from being improperly executed during maintenance operation with respect to an engine drive heat pump in which a degree of change in lapse time of a sensor is measured by regularly performing the atmospheric calibration of a UEGO sensor. <P>SOLUTION: Immediately before the atmospheric calibration of the UEGO sensor, an outdoor fan 15, a ventilation fan 7, and a cooling water pump are driven thereby warning an auditory sense and a visual sense of a maintenance operator about performing of the atmospheric calibration. Accordingly, during the maintenance work, attention of the worker is called. Further, the atmospheric calibration operation is performed when all of indoor units are in a thermo-off stop state and an outdoor unit is forcibly stopped. The atmospheric calibration is performed at a timing with a little possibility of existence of the maintenance worker near a GHP. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン排気ガス中の酸素濃度を検出することによる混合気の空燃比の認識をリーン領域からリッチ領域まで広範囲に亘って行うことが可能な全領域空燃比センサ(以下、このセンサをUEGOセンサ(Universal A/F Heated Exhaust Gas Oxygen Sensor)と呼ぶ)を備えたエンジン駆動ヒートポンプに係る。特に、本発明は、このUEGOセンサの大気校正時における動作の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、GHP(Gas Heat Pump)に代表されるエンジン駆動ヒートポンプが知られている。このGHPは、例えば下記の特許文献1に示すように、ガスエンジンと、このガスエンジンの動力を受けるコンプレッサ(圧縮機)により冷媒循環を行う冷媒回路とを備えており、暖房運転時には、エンジン排熱を有効活用することにより、暖房能力の向上を図ったりデフロスト(霜取)運転を不要にするといった利点がある。
【0003】
また、このGHPのエンジンにあっては、排気系に酸素濃度センサを設けておき、排気ガス中の酸素濃度を検出することによって混合気の空燃比を認識し、それに応じて燃料供給量をフィードバック制御することが行われている。つまり、検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいて燃料供給量を調整して混合気の空燃比を目標値に制御し、これによって、排気ガス中のCO、NOx、HCの低減やエンジンの熱効率の向上を図っている。
【0004】
また、酸素濃度センサとしては、下記の特許文献2に開示されているUEGOセンサが知られており、近年、このUEGOセンサをGHPエンジンの排気系に備えさせることが注目されている。
【0005】
このUEGOセンサの特徴は、混合気のリーン領域からリッチ領域までの広範囲における排気ガス中の酸素濃度を検出できることであって、混合気の空燃比を連続的に広範囲に亘って認識できることが掲げられる。尚、このUEGOセンサの動作原理については下記の特許文献2に開示されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−179983号公報
【特許文献2】
特開2000−81416号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したUEGOセンサは、その特性として、理論空燃比付近の混合気で燃焼が行われるエンジンに適用される場合には経時変化が殆どない。ところが、理論空燃比から大きく外れた空燃比の混合気で燃焼が行われるエンジンに適用される場合(例えばリーンバーン運転が行われるエンジンに適用される場合)には経時変化が生じてしまう。特に、使用初期時の変化は急激に進むといった特性を有している。
【0008】
図9は、このUEGOセンサを、リーンバーン運転が行われるエンジンに適用した場合の経時変化の状況を示している。この図9は、横軸に時間を、縦軸にUEGOセンサの出力レベル(電流値)をとり、一定の空燃比で希薄燃焼(リーンバーン)を行った場合のUEGOセンサの出力レベルの低下状態(経時変化に伴う出力レベルの低下状態)を示している。このように、リーンバーン運転を行うエンジンに適用した場合、UEGOセンサの出力レベルは、使用初期時の変化は急激に進み、その後、変化の進行度は緩やかになるといった特性を有している。
【0009】
これまで、この種のUEGOセンサは、自動車用エンジンに適用されている。その理由は、UEGOセンサが上記の経時変化特性を有することに起因する。つまり、一般的な自動車用エンジンにあっては、空燃比の目標値は理論空燃比(ガソリンエンジンにあっては約15:1)に設定されるため、UEGOセンサの経時変化は殆ど考慮する必要はない。また、自動車用エンジンに適用される酸素濃度センサに求められている耐久性(寿命)は、10万マイルの保証でこれを時速40km平均で走行すると仮定し、時間換算すると4000時間程度と比較的短く、この間に大きく経時変化する可能性も低い。
【0010】
ところで、このUEGOセンサを自動車用以外のエンジンに適用しようとする場合、上記の経時変化を無視できない状況を招くことがある。特に、上述した如く、GHP用のガスエンジンに適用した場合である。つまり、このGHP用のガスエンジンは、排気系に三元触媒等の排気浄化装置を備えない構成を実現するためにリーンバーン運転が行われるのが一般的である。つまり、リーンバーン運転を行うことで燃焼温度を抑えてNOxの発生を抑制できるようにしている。例えば、都市ガス(13A)を使用するガスエンジンにあっては18:1程度(理論空燃比は約11:1)の空燃比が目標値として設定されて運転が行われる。また、このガスエンジンに適用される酸素濃度センサに求められている耐久性は30000時間程度と長く、この間に大きく経時変化する可能性が考えられる。
【0011】
図10は、空気過剰率(排気ガス中の酸素濃度に相関がある値)に応じたUEGOセンサのセンサ出力レベル(電流値)を示している。この図において、実線はUEGOセンサが新品(経時変化していないもの)である場合の空気過剰率とセンサ出力レベルとの関係を示し、破線はUEGOセンサに経時変化(例えば10%程度の経時変化)が生じた場合の空気過剰率とセンサ出力レベルとの関係を示している。
【0012】
この図から判るように、センサ出力レベルが同じであっても、UEGOセンサが新品である場合と経時変化が生じている場合とでは、実際の空気過剰率は異なっている。つまり、例えば、UEGOセンサが新品であるときにそのセンサ出力レベルが図中Aであるときには空気過剰率はBであると認識される。UEGOセンサは経時変化していないので空気過剰率は正確に認識されており、排気管内の実際の空気過剰率もBである。ところが、経時変化しているUEGOセンサのセンサ出力レベルが図中Aであるとき、UEGOセンサは空気過剰率がBであると認識するものの、実際の空気過剰率はCとなっている。このように、変化の状態によって空気過剰率の認識に誤差が生じてしまう。
【0013】
今、空気過剰率がBであるときに空燃比が目標値に達しており、且つ排気管内の実際の空気過剰率もBとなっていると仮定する。この場合、UEGOセンサが新品であるときには、センサ出力レベルはAであり、空気過剰率がBであると正確に認識される。この認識により、現在の空燃比は目標値に一致していると判断され、現在の燃料供給量が維持される。これに対し、UEGOセンサが経時変化しているときには、センサ出力レベルはDとなり(実際の空気過剰率はBであるが、経時変化のためにセンサ出力が低下し、出力値はDとなっている)、センサは空気過剰率がEであると誤認識してしまう。この場合には、現在の空燃比は目標値に対してリッチであると判断し、燃料供給量を低減させる制御を実行してしまう。実際の現在の空燃比は目標値であり、これに対して燃料供給量を低減させる制御を実行してしまうことになるので、実際の空燃比は目標値から大きくリーン側に移行してしまうことになり、場合によっては、空燃比が失火限界に達してエンジンの運転が継続できなくなってしまう可能がある。
【0014】
このように、UEGOセンサを備えた空燃比制御システムをGHP用のガスエンジンに適用しようとする場合、UEGOセンサの経時変化の問題を解決せねば実用化することは困難である。
【0015】
この点に鑑みられたものとして、大気雰囲気中で上記UEGOセンサをセンシング動作させる大気校正動作を定期的に実行し、そのときのセンサ出力によって経時変化度合いを測定する。これにより、UEGOセンサの経時変化に伴う出力レベルの変動を認識し、それを考慮して排気ガス中の空気過剰率を認識するといった技術がこれまでに提案されている(特願2002−318051号)。この技術により、UEGOセンサの経時変化度合いに拘わりなく常に目標の空気過剰率に空燃比制御できることになる。
【0016】
具体的には、GHPの停止中において、燃料供給を禁止した状態でエンジンのクランキング動作を行うことで排気経路に大気を導入して大気校正動作を実行するようにしている。このようにクランキングによってUEGOセンサの大気校正動作を実行するようにした場合、特別なブロアや大気導入経路をエンジンに備えさせることなしに、大気雰囲気中でUEGOセンサのセンシング動作を行わせることが可能となる。
【0017】
ところで、上記GHPは室外機を定期的にメンテナンスする必要があり、このメンテナンス時には、メンテナンス作業者がGHP室外機の外板を取り外してエンジンやその周辺の機器類に対してメンテナンスを行うことになる。
【0018】
通常、このメンテナンス作業は、GHP室外機の電源(メインスイッチ)をOFFした状態で行うことがメンテナンスマニュアル等によって指示されているが、作業者によっては電源をOFFすることなしにメンテナンス作業を行うことがある。このため、このメンテナンス作業前のGHPの積算運転時間が大気校正実行タイミングに達していた場合(例えば前回の大気校正時から450時間が経過した場合)、このメンテナンス作業中に上記大気校正動作が不用意に実行されることになる。つまり、作業者によるメンテナンス作業中にエンジンのクランキングが行われてしまい、メンテナンス作業に支障を来してしまったり、メンテナンス作業者を驚かせてしまうことになる。
【0019】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、定期的にUEGOセンサの大気校正を行ってセンサの経時変化度合いを測定するようにしたエンジン駆動ヒートポンプに対し、メンテナンス作業者に大気校正が実行されることを認識させたり、メンテナンス作業が行われている可能性が低いタイミングにおいて大気校正動作を実行させることにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、大気校正の開始直前に、大気校正が実行されることをメンテナンス作業者の聴覚や視覚に対して警告することで、メンテナンス作業中にあってはその作業者に注意を促すことができるようにしている。また、メンテナンス作業が行われている可能性が低いタイミングや、エンジンが始動する可能性があることをメンテナンス作業者が予期しているタイミングで大気校正を実行するようにしている。これにより、メンテナンス作業中に大気校正動作が不用意に実行(メンテナンス作業者が予期しない動作が実行)されてしまうことを回避している。
【0021】
−解決手段−
具体的には、排気系に全領域空燃比センサを備えたエンジンを駆動源とするエンジン駆動ヒートポンプを前提とする。このエンジン駆動ヒートポンプに対し、上記排気系に大気を導入して全領域空燃比センサのセンシング動作を行う大気校正を実行する直前に、この大気校正の実行を警告するための警告動作を行わせる警告手段を備えさせている。
【0022】
この特定事項により、エンジンの積算運転時間が所定時間に達するなどして全領域空燃比センサの大気校正が必要となった場合、大気校正の実行(エンジンのクランキング)の前に、先ず、警告手段が作動して所定の警告動作が実行される。この警告動作としては、メンテナンス動作が行われている場合にその作業者の聴覚や視覚に対して訴えるものが掲げられる。例えば、聴覚に対する警告動作としては、室外ファン、換気ファン(風切り音やモータ音による警告)、冷却水ポンプ(モータ音による警告)等を駆動させることや、警報ブザーを備えさせておきその警報ブザーを鳴らすことなどが掲げられる。一方、視覚に対する警告動作としては、上記と同様に室外ファンを駆動させる他に、室外ユニット(ヒートポンプ熱源側ユニット)の操作パネル上に表示部(液晶表示部など)を備えさせておきその表示部に大気校正の実行を予告表示することなどが掲げられる。これにより、メンテナンス作業者は、大気校正が開始される可能性があることを認識することになり、その後にエンジンのクランキングが実行されても驚くことはない。これにより、メンテナンス作業者は、その対処動作を行うことになる。例えば、メンテナンス作業を中止したり、メンテナンス作業を行う場合には室外ユニットの電源をOFFせねばならないことを把握して大気校正の終了後に電源をOFFしてメンテナンス作業を行うことになる。
【0023】
また、上述した如く大気校正の実行前に室外ファン、換気ファン、冷却水ポンプ等を駆動させる場合の具体的な構成としては以下のものが掲げられる。つまり、エンジンの停止後には、再起動が所定時間禁止されるようにしておくと共に、その再起動時には、ヒートポンプ熱源側ユニットに備えられた室外ファン、換気ファン、冷却水ポンプのうち少なくとも何れか一つが所定時間だけ駆動する予備運転を行った後にエンジン始動を行うようにしておく。そして、全領域空燃比センサの大気校正を実行する際には、エンジン停止後に上記所定時間と略同等の時間が経過した後に、警告手段が上記予備運転を行わせ、その後、大気校正が開始されるよう構成する。
【0024】
この特定事項によれば、全領域空燃比センサの大気校正を実行する際には、通常のエンジン始動と同様の予備運転が行われることになる。例えば、エンジン駆動ヒートポンプが全領域空燃比センサの大気校正機能を備えているとは知らずにメンテナンス作業を行っている作業者がいた場合、そのメンテナンス作業中に通常のエンジン始動と同様の予備運転が行われると、この作業者は、エンジンが始動すると認識し、メンテナンス作業の中止または用心してメンテナンス作業を行うことになる。この場合にも、大気校正動作が不用意に行われてメンテナンス作業者が驚いてしまうことはなくなる。
【0025】
また、メンテナンス作業が行われている可能性が低いタイミングにおいて大気校正を行う場合の構成としては以下のものが掲げられる。つまり、排気系に全領域空燃比センサを備えたエンジンを駆動源とし、ヒートポンプ利用側ユニットの要求に応じてヒートポンプ熱源側ユニットとヒートポンプ利用側ユニットとの間で熱媒体を循環させるエンジン駆動ヒートポンプを前提とする。このエンジン駆動ヒートポンプに対し、上記排気系に大気を導入して全領域空燃比センサのセンシング動作を行う大気校正を、ヒートポンプ利用側ユニットの全てがサーモオフ停止中に実行するようにしている。
【0026】
また、排気系に全領域空燃比センサを備えたエンジンを駆動源とし、ヒートポンプ利用側ユニットの要求に応じてヒートポンプ熱源側ユニットとヒートポンプ利用側ユニットとの間で熱媒体を循環させるエンジン駆動ヒートポンプを前提とする。このエンジン駆動ヒートポンプに対し、上記排気系に大気を導入して全領域空燃比センサのセンシング動作を行う大気校正を、ヒートポンプ利用側ユニットからの熱媒体循環要求があるときに、ヒートポンプ熱源側ユニットを強制的に停止した状態で実行するようにしている。
【0027】
これら特定事項によれば、何れもヒートポンプ利用側ユニットが熱媒体(冷媒)循環を要求しているタイミングで全領域空燃比センサの大気校正が実行されることになる。このヒートポンプ利用側ユニットが熱媒体循環を要求している場合には、メンテナンス作業が行われる可能性は低いため、この大気校正の開始時にメンテナンス作業者がヒートポンプ利用側ユニット付近に存在している可能性は殆どない。その結果、上述した解決手段のような警告動作を実行することなしに大気校正を開始したとしても殆ど問題はない。尚、このタイミングで大気校正を実行する場合において、大気校正開始時にメンテナンス作業者がヒートポンプ利用側ユニット付近に存在していない可能性は皆無ではないので、この場合にも上記の警告動作を実行する方がより好ましい。尚、本発明にあっては、全てのヒートポンプ利用側ユニットが停止している状況(リモコンOFF操作などによって熱媒体の循環要求がない状況)では、全領域空燃比センサの大気校正を実行しないようにする。これは、全てのヒートポンプ利用側ユニットが停止している場合、メンテナンス作業が行われている可能性が高いためである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態では、エンジン駆動ヒートポンプとして、ガスエンジンにより冷媒圧縮機を駆動するGHPに本発明を適用した場合について説明する。
【0029】
−GHP室外機の全体構成−
図1は本形態に係るGHPの室外機の内部構成を示す斜視図、図2はその正面図、図3はその平面図である。また、図4はGHPの冷媒回路20及びエンジン冷却水回路30を示す回路図である。
【0030】
これら図に示すように、GHP室外機のパッケージ4は上下に分割された2つの装置室1,2で構成されており、上側が熱交換室1であり、下側がエンジンルーム2となっている。ここで、熱交換室1は、後述する熱交換のために外気が通風できる室であり、エンジンルーム2は換気口や吸気管や排気管を通じてのみ外部とつながる略密閉状態である。
【0031】
また、この熱交換室1とエンジンルーム2とを仕切っているセパレートプレート71は上下2枚の板材より成り、それぞれには熱交換室1とエンジンルーム2とを連通する図示しない連通孔が形成されている。そして、この連通孔には換気ファン7が配設されている。つまり、この換気ファン7の駆動によりエンジンルーム2の換気口(図示省略)から外気が導入され、この外気がエンジンルーム2内を換気した後、上記連通孔を経て熱交換室1に導入されるようになっている。尚、上記換気口の内部には外気温センサが備えられている。
【0032】
エンジンルーム2内には、エンジン31、冷媒圧縮機21及びアキュムレータ27等が設置され、エンジン31には吸気サイレンサ8や排気サイレンサ9等が付設されている。また、エンジン31の底部付近には、エンジン31の潤滑油を貯留するオイルパン5及びこのオイルパン5に連通する補助オイルパン6が配置されている。また、このエンジンルーム2内には、制御装置等の電装部材が収納された電装ボックス11及び後述する冷媒回路20を構成する配管等が設置されるとともに、オイルパン5とは別個に設けられ潤滑油を貯留しているオイルタンク10が配置されている。
【0033】
このオイルタンク10と上記補助オイルパン6とは連結されており、連結途中に介装された潤滑油ポンプ18により、オイルタンク10内に貯留された潤滑油を補助オイルパン6へ補充するように構成されている。
【0034】
また、エンジンルーム2の上側に設けられている上記熱交換室1には、後述する各回路20,30に備えられた室外熱交換器22,ラジエータ35が設置されている。また、この熱交換室1の天井面には、放熱用の室外ファン15,15が設けられており、また、排気口14を開口して、排気サイレンサ9を通過した後のエンジン31からの排気をこの排気口14から外部へ排出するように構成している。
【0035】
−回路説明−
次に、上記冷媒回路20及びエンジン冷却水回路30について図4を用いて説明する。
【0036】
(冷媒回路20)
冷媒回路20はベルト伝動装置によりエンジン31に連動連結された冷媒圧縮機21を備えている。つまり、この冷媒圧縮機21はエンジン31の駆動力を受けて運転するようになっている。
【0037】
そして、この冷媒回路20は、上記冷媒圧縮機21、室外熱交換器22、複数の室内熱交換器23,23,…を備え、両熱交換器22,23は、冷媒圧縮機21の吐出部21aに接続する吐出ライン41と、吸込み部21bに接続する吸入ライン42とに、四方弁24により切り換え自在に接続するようになっている。すなわち、四方弁24を切り換えることにより、室外熱交換器22を吐出ライン41に、室内熱交換器23を吸入ライン42に接続する冷房運転仕様と、室内熱交換器23を吐出ライン41に、室外熱交換器22を吸入ライン42に接続する暖房運転仕様とに切り換えることができるようになっている。
【0038】
両熱交換器22,23の液側の配管には膨張弁25,26が設けられており、冷房運転時には、図中実線の矢印で示すように冷媒が流れて、室外熱交換器22で凝縮した液冷媒が室内膨張弁26で膨張して室内熱交換器23に至る。一方、暖房運転時には、図中破線の矢印で示すように冷媒が流れて、室内熱交換器23で凝縮した液冷媒が室外膨張弁25で膨張して室外熱交換器22に至るようになっている。具体的な冷媒循環動作については後述する。
【0039】
また、上記吸入ライン42にはアキュムレータ27が設けられており、このアキュムレータ27によって冷媒を気液分離してガス冷媒のみが冷媒圧縮機21に吸入されるようになっている。
【0040】
そして、吸入ライン42におけるアキュムレータ27の上流側には冷媒補助蒸発器28が設けられている。この冷媒補助蒸発器28は、暖房運転時に、吸入ライン42を流れる冷媒とエンジン冷却水との間で熱交換を行うものであって、エンジン冷却水の熱量(エンジン排熱)を冷媒に与えることで、吸入冷媒に過熱度(スーパヒート)を与え、それによって暖房能力の向上を図るようにしている。また、この冷媒補助蒸発器28は、吸入ライン42を流れる冷媒が気液混合状態となっている際には、その液冷媒の気化にも寄与する。これにより、冷媒圧縮機21への液バック現象を確実に阻止できる。
【0041】
そして、本冷媒回路20は、冷媒補助蒸発器28をバイパスするように冷媒を流すためのバイパス流路を構成するバイパス管29を備えている。このバイパス管29は、一端(上流端)が室内熱交換器23と四方弁24との間に接続し、他端(下流端)がアキュムレータ27の上部に直接的に接続している。また、このバイパス管29には電磁弁29aが備えられており、暖房運転時には、この電磁弁29aを閉鎖して上記冷媒補助蒸発器28での熱交換(吸入ライン42を流れる冷媒とエンジン冷却水との熱交換)を行わせてエンジン排熱を冷媒に回収する一方、冷房運転時には、エンジン排熱を回収する必要がないため、この電磁弁29aを開放して冷媒の一部または全部が冷媒補助蒸発器28をバイパスするようにしている。
【0042】
(エンジン冷却水回路30)
次に、エンジン冷却水回路30について説明する。このエンジン冷却水回路30は、エンジン冷却水を循環させるための駆動源となる冷却水ポンプ32を備えており、この冷却水ポンプ32の吐出部32aから下流側に向けて順に、エンジン31内の冷却水通路(ウォータジャケット)、サーモスタット33、三方弁34、ラジエータ35、排気ガス熱交換器36が接続している。
【0043】
また、サーモスタット33には逃がし管33aが接続されており、この逃がし管33aの下流端は、排気ガス熱交換器36の上流側に接続している。このサーモスタット33は、エンジン冷却水の温度が例えば60℃未満のとき(例えばエンジン始動初期時)には逃がし管33aへ冷却水を流し、エンジン冷却水の温度が60℃以上に達すると三方弁34に向けてエンジン冷却水を流すようになっている。
【0044】
三方弁34は、冷却水入口34a、第1冷却水出口34b、第2冷却水出口34cの三つのポートを有している。冷却水入口34aはサーモスタット33に、第1冷却水出口34bはラジエータ35にそれぞれ連通しており、第2冷却水出口34cは冷却水供給管28aを介して冷媒補助蒸発器28に連通している。また、この三方弁34は、第1冷却水出口34bと第2冷却水出口34cとの開度比率を変更可能な調整弁により構成されている。
【0045】
また、上記冷媒補助蒸発器28と排気ガス熱交換器36の上流側とは冷却水戻し管28bによって接続されており、冷媒補助蒸発器28において冷媒に熱を与えた冷却水がこの冷却水戻し管28bによって冷却水ポンプ32の吸入側に戻されるようになっている。
【0046】
−運転動作−
次に、上述の如く構成された冷媒回路20及び冷却水回路30における循環動作について説明する。
【0047】
(冷房運転)
先ず、冷房運転時の動作について説明する。この冷房運転時には、冷媒回路20の四方弁24は図4に実線で示す切り換え状態となり、吐出ライン41を室外熱交換器22に、吸入ライン42を室内熱交換器23にそれぞれ接続する。また、三方弁34は、エンジン31の運転初期時には逃がし管33aへ冷却水を流し、エンジン冷却水の温度が所定温度(例えば60℃)に達するとラジエータ35に向けて冷却水を流す。そして、この冷房運転中は三方弁34の第2冷却水出口34cを閉じており、原則的には冷媒補助蒸発器28へは冷却水を供給しない状態となる。
【0048】
また、この冷房運転時にあっては、バイパス管29の電磁弁29aは常時開放状態であり、室内熱交換器23を経た冷媒の大部分が冷媒補助蒸発器28をバイパスするようにしている。
【0049】
そして、冷媒圧縮機21から吐出された高圧の冷媒ガスは、先ず、図示しないオイルセパレータにより潤滑油成分が分離され、この潤滑油成分は吸入ライン42からアキュムレータ27へ戻される。潤滑油成分が除去された冷媒ガスは、四方弁24を通って室外熱交換器22へと供給される。この室外熱交換器22内では、冷媒ガスから熱を奪って凝縮させ、冷媒液とする。その後、この冷媒液は室内膨張弁26(各室内熱交換器23毎に設けられた膨張弁)から放出されることにより、急激に圧力が低下すると共に噴霧状となり、各室内熱交換器23へと供給される。
【0050】
この室内熱交換器23内において、冷媒液が蒸発することにより冷媒ガスへと変化(気化)し、この蒸発作用により、室内を冷房する。室内熱交換器23から排出された冷媒ガスは、大部分がバイパス管29を流れてアキュムレータ27に入り、液相部分が除去された後、冷媒圧縮機21の吸込み部21bに吸込まれる。
【0051】
一方、冷却水回路30では、冷却水ポンプ32から吐出される冷却水が、エンジン31に供給され、エンジン31内の冷却水通路を通過する間にシリンダ等各所を冷却することにより温度が上昇し、サーモスタット33から三方弁34に至る。サーモスタット33では、冷却水温度が60°未満の時には逃がし管33aから排気ガス熱交換器36へと送る。そして、この冷却水は、排気ガス熱交換器36において排気ガスを冷却した後、冷却水ポンプ26へ戻る。
【0052】
そして、冷却水温度が60°以上になったときには、サーモスタット33の逃がし管33aが閉鎖されて、冷却水は、三方弁34を介してラジエータ35へ送られ、ラジエータ35にて冷却水温度を下げ、冷却水ポンプ32に向けて戻される。
【0053】
(暖房運転)
次に、暖房運転時の動作について説明する。この暖房運転時には、冷媒回路20の四方弁24は図4に破線で示す切り換え状態となり、吐出ライン41を室内熱交換器23に、吸入ライン42を室外熱交換器22にそれぞれ接続する。また、三方弁34は、エンジン31の運転初期時には逃がし管33aへ冷却水を流し、エンジン冷却水の温度が所定温度(例えば60℃)に達すると、第1冷却水出口34bを閉鎖状態に維持すると共に、第2冷却水出口34cを開放して冷媒補助蒸発器28へ冷却水を供給し、エンジン排熱を冷媒に与えることで、吸入冷媒に過熱度を与えて暖房能力の向上が図れるようにする。
【0054】
また、この暖房運転時にあっては、バイパス管29の電磁弁29aは常時閉鎖状態であり、室外熱交換器22を経た冷媒の全てが冷媒補助蒸発器28を通過するようになっている。
【0055】
そして、冷媒圧縮機21から吐出された高圧の冷媒ガスは、先ず、図示しないオイルセパレータにより潤滑油成分が分離され、この潤滑油成分は吸入ライン42からアキュムレータ27へ戻される。潤滑油成分が除去された冷媒ガスは、四方弁24を通って各室内熱交換器23へと供給される。この室内熱交換器23内では、冷媒ガスは凝縮して液体となり、室内を暖房する。その後、この冷媒液は室外膨張弁25から放出されることにより、急激に圧力が低下すると共に噴霧状となり、室外熱交換器22へと供給される。
【0056】
この室外熱交換器22内において、冷媒液が蒸発することにより冷媒ガスへと変化(気化)し、この室外熱交換器22から排出される。室外熱交換器22から排出された冷媒ガスは、冷媒補助蒸発器28を流れ、この冷媒補助蒸発器28においてエンジン排熱を受けて過熱状態になった後、アキュムレータ27に入り、冷媒圧縮機21の吸込み部21bに吸込まれる。
【0057】
−ガスエンジン全体構成の説明−
次に、上記ガスエンジン31の全体構成について説明する。
【0058】
図5は本実施形態に係るガスエンジン全体の概略構成を示す模式図である。この図5に示すように、本ガスエンジン31は、エンジン本体31aを構成するシリンダブロック31b及びシリンダヘッド31cを備えており、このシリンダヘッド31cに吸気系50及び排気系60がそれぞれ接続されている。
【0059】
先ず、吸気系50について説明する。この吸気系50の構成としては、吸気管51の上流側から順に、吸気温度センサ52、ミキサ53、スロットルバルブ54が備えられている。
【0060】
吸気温度センサ52は、図示しないエアクリーナを経て吸気管51に導入される空気(外気)の温度を検出するものである。
【0061】
ミキサ53は、上記吸気管51に導入される空気と、燃料としてのガス(例えば13A等の都市ガス)とを混合して所定空燃比の混合気を生成するものである。尚、使用される燃料としては都市ガスに限らずプロパンガス等の種々のガスが使用可能である。
【0062】
また、このミキサ53にはガス供給管55が接続されている。このガス供給管55には、ゼロガバナ56及び空燃比制御バルブ57が備えられている。ゼロガバナ56はガス供給管55の上流側である一次側の圧力変化及び流量変化に関係なくガス供給管55の下流側である二次側のガス圧力を一定に維持するためのものである。空燃比制御バルブ57は、ステップモータ58により開度調整されてミキサ53へのガス供給量を調節し、これによって燃料ガスと空気との混合比(空燃比)を調整し、この空燃比調整された混合気が燃焼室へ供給されるようになっている。
【0063】
スロットルバルブ54は、燃焼室への混合気の吸気量を調整することによりエンジン回転数及び発生トルクを制御するものである。
【0064】
次に、排気系60について説明する。この排気系60の構成としては、排気管61の上流側から順に、UEGOセンサ(全領域空燃比センサ)62、上記排気ガス熱交換器36が備えられている。
【0065】
UEGOセンサ62は、上述した如く、混合気のリーン領域からリッチ領域までの広範囲における排気ガス中の空気過剰率を測定することができるものであって、混合気の空燃比を連続的に広範囲に亘って認識することが可能なセンサである。つまり、このUEGOセンサ62は、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号(電流値)を出力可能となっている。そして、本形態に係る空燃比制御システムは、このUEGOセンサ62によって認識された空燃比に基づき、後述する制御系により空燃比制御バルブ57を開度調整して燃料供給量をフィードバック制御するようになっている。
【0066】
排気ガス熱交換器36は、エンジンの排熱を、空調対象室内を暖房するための熱源として使用するべく、上記エンジン冷却水配管30が接続されて、排気ガスの熱をエンジン冷却水を介して冷媒に与えるものである。
【0067】
また、多気筒(例えば3気筒)レシプロエンジンとして構成されているエンジン本体31aは、図示しないクランク軸と回転一体に配設されたクランク軸端円盤31d、図示しないカム軸と回転一体に配設されたカム軸端円盤31eをそれぞれ備えている。また、これらの回転を検知するための電磁ピックアップ31f,31gが配設されている。
【0068】
また、上記クランク軸にはセルモータ31hの出力軸が連結されており、このセルモータ31hの回転駆動によってクランク軸の回転(クランキング)が行われるようになっている。
【0069】
次に、本ガスエンジンの制御系の構成について説明する。本ガスエンジンは、エンジン制御を統括的に行うコントロールユニット70を備えており、このコントロールユニット70には、上記吸気温度センサ52、UEGOセンサ62、電磁ピックアップ31f,31gの各検出信号が入力されるようになっている。また、このコントロールユニット70には、エンジン負荷信号、リセットスイッチ82のリセット信号等が入力されるようになっている。更に、このコントロールユニット70は、ステップモータ58、セルモータ31hへ制御信号を送信するようになっており、この制御信号を受けて、ステップモータ58は空燃比制御バルブ57の開度制御を、セルモータ31hはクランキング動作を実行するようになっている。
【0070】
−空燃比制御システムの構成−
次に、空燃比制御システムの構成について説明する。図6は本空燃比制御システムの概略構成を示すブロック図である。この図6に示すように、本空燃比制御システムは、上記コントロールユニット70、UEGOセンサ62、λマップ72、ゲイン付与部73を備えている。
【0071】
上記コントロールユニット70は、信号処理部74、ベース開度マップ記憶部75、大気校正値記憶部79、校正値測定部71、開度補正信号出力部77を備えている。それぞれについて以下に説明する。
【0072】
信号処理部74は、UEGOセンサ62からの出力信号(電流値)Ip1を受け、その出力信号Ip1に応じた処理信号Ip2を出力する。この処理信号Ip2は、後述する比較器78による比較演算処理が可能な信号形態となるように出力信号Ip1から変換されたものである。ここで、UEGOセンサ62に経時変化が生じている場合には、その経時変化度合いに応じて出力信号Ip1は本来出力すべき出力レベル(新品時の出力レベル)よりも低い値となる。図中のUEGOセンサ62内のゲインは、この経時変化によって出力レベルが低下する場合の低下ゲインを示している。
【0073】
ベース開度マップ記憶部75は、エンジン回転数及びエンジン負荷の各信号を受け、これら信号に基づいて空燃比制御バルブ57の基本開度を決定するものである。つまり、このベース開度マップ記憶部75からの出力信号は、混合気の空燃比を目標値に設定するために予め記憶されたテーブル等に基づいて出力される信号となっている。
【0074】
大気校正値記憶部79は、後述するように定期的に実行されるUEGOセンサ62の大気校正動作により得られた校正値を記録更新していくものであって、空燃比制御動作においては、この校正値がゲイン付与部73に与えられるようになっている。つまり、この大気校正値記憶部79から取得された校正値に基づいてゲイン付与部73が経時変化レベル信号Ip3を出力し、この経時変化レベル信号Ip3と、信号処理部74からの処理信号Ip2とが比較器78において比較されて混合気の空燃比が制御されるようになっている。
【0075】
尚、上記大気校正値記憶部79は、EEPROMで構成されている。このため、メンテナンス動作などによってGHPのメインスイッチがOFFされた場合であっても上記校正値は記憶され続けるため、その後にメインスイッチがONされてエンジンの運転が再開された際にはその記憶された補正量(校正値)に基づいて空燃比制御を正確に行うことができる。つまり、メインスイッチがONされた際に大気校正動作を再度実行する必要がなく、エンジンの再起動を迅速に行うことができるようにしている。
【0076】
また、校正値測定部71は、大気校正動作を実行することによって、その実行時のUEGOセンサ62の経時変化度合いを測定するものである。つまり、この校正値測定部71によって大気校正動作が実行され、その結果として得られた校正値が大気校正値記憶部79に入力され、この大気校正値記憶部79において校正値を記録更新されていく。
【0077】
開度補正信号出力部77は、混合気の空燃比を目標値に設定するための開度補正信号を出力する。具体的には、後述するλマップ72及びゲイン付与部73を経て出力される経時変化レベル信号Ip3と、上記信号処理部74から出力される処理信号Ip2との差に応じて決定される開度補正信号を出力するようになっている。そして、この開度補正信号に基づく開度補正量が上記ベース開度マップ記憶部75からの出力信号(基本開度信号)に対して加算又は減算されることにより空燃比制御バルブ57の開度信号が得られるようにしている。
【0078】
上記λマップ72は、空気過剰率の目標値が格納されており、この目標値信号をゲイン付与部73に向けて発信する。
【0079】
ゲイン付与部73は、UEGOセンサ62の経時変化度合いに応じた経時変化レベル信号Ip3を生成し、これを比較器78に発信するようになっている。つまり、このゲイン付与部73では、上記大気校正値記憶部79から経時変化特性情報(校正値)を読み出すことで、上記UEGOセンサ62内のゲイン(経時変化により生じているゲイン)と同等のゲインを目標値信号に与え、この信号を比較器78に発信するようになっている。例えば、排気管61内の空気過剰率が目標値に達しているとき(混合気の空燃比が目標値に一致しているとき)には、ゲイン付与部73から出力される経時変化レベル信号Ip3のレベルとUEGOセンサ62から出力される出力信号IP1のレベルとが一致するようになっている。
【0080】
上記比較器78では、上記信号処理部74からの処理信号Ip2と、ゲイン付与部73において生成された経時変化レベル信号Ip3とが比較され、その差分に相当する補正信号を開度補正信号出力部77に向けて送信するようになっている。
【0081】
そして、上述した如く、この補正信号を受けた開度補正信号出力部77からの開度補正信号に基づく開度補正量によって上記ベース開度マップ記憶部75からの出力信号(基本開度信号)が補正されることにより、開度信号がステップモータ58に出力されるようになっている。これにより、空燃比制御バルブ57の開度を調整するための開度信号が適切に得られ、混合気の空燃比が目標値に設定されることになる。
【0082】
−空燃比制御動作の説明−
以下、本空燃比制御システムによる空燃比制御動作について具体的な数値を掲げて説明する。
【0083】
ここでは、都市ガスの理論空燃比(約11:1)を「1」とした場合に空燃比の目標値を「1.6」、つまり空燃比約18:1を目標とするリーンバーン運転を行うエンジンに本空燃比制御システムを適用した場合について説明する。
【0084】
また、以下の動作説明では、理解を容易にするために、UEGOセンサ62に経時変化が生じていない新品のときに排気管61内の実際の空燃比が目標値の「1.6」である際の空気過剰率を「1.6」として表し、このときのセンサ出力レベルも「1.6」として表す。つまり、UEGOセンサ62に経時変化が生じている場合には、排気管61内の実際の空気過剰率が目標値の「1.6」であったとしてもセンサ出力レベルは「1.4」などの低い値となる。
【0085】
先ず、UEGOセンサ62に経時変化が生じていない新品である場合について説明する。今、排気管61内の実際の空気過剰率が「1.6」となっていると仮定する。このとき、UEGOセンサ62が新品であるので、センサ出力レベルは「1.6」であり、空気過剰率が「1.6」であると正確に認識される。そして、大気校正値記憶部79からは、UEGOセンサ62が新品であるときの経時変化情報(図9におけるポイントIの情報に相当する校正値)がゲイン付与部73に読み出される。ここで読み出される経時変化特性情報により、このゲイン付与部73から出力される経時変化レベル信号Ip3は「1.6」となる。つまり、比較器78に入力される各信号(Ip2,Ip3)には差がないことになる。このため、比較器78からは補正値「0」の補正信号が開度補正信号出力部77に向けて送信される。このため、現在の空燃比は目標値に一致しているとして、空燃比制御バルブ57の開度を変更せず、現在の燃料供給量が維持される。
【0086】
次に、UEGOセンサ62に経時変化が生じている場合について説明する。UEGOセンサ62が経時変化しているときには、排気管61中の実際の空燃比が目標値の「1.6」であるにも拘わらずセンサ出力レベルとしては「1.4」などの低い値となる。このため、信号処理部74からの処理信号Ip2も、この「1.4」に相当したレベルとなる。この場合、後述する大気校正動作によって大気校正値記憶部79に記憶された経時変化特性情報(図9における例えばポイントIIの情報に相当する校正値)がゲイン付与部73に読み出される。ここで読み出される経時変化特性情報の値は「1.4」である。つまり、経時変化特性情報により、UEGOセンサ62のセンサ出力レベルが「1.4」であるときに、排気管61内の実際の空気過剰率が目標値「1.6」となっているとされる。このように、ゲイン付与部73から出力される経時変化レベル信号Ip3は「1.4」となるため、この場合にも比較器78に入力される各信号(Ip2,Ip3)には差がないことになる。従って、比較器78からは補正値「0」の補正信号が開度補正信号出力部77に向けて送信される。このため、現在の空燃比は目標値に一致しているとして、空燃比制御バルブ57の開度を変更せず、現在の燃料供給量が維持される。
【0087】
次に、UEGOセンサ62に経時変化が生じている場合であって、現在の空燃比が目標値からずれている場合の動作について説明する。ここでは、上述した如く、排気管61内の実際の空気過剰率が目標値「1.6」となっているときにUEGOセンサ62のセンサ出力レベルが「1.4」となる経時変化が生じている場合において、排気管61内の実際の空気過剰率が目標値からずれているためにUEGOセンサ62のセンサ出力レベルが「1.5」となっている状況での空燃比制御動作について説明する。
【0088】
このようにUEGOセンサ62のセンサ出力レベルが「1.5」となっている状況では、信号処理部74からの処理信号Ip2も、この「1.5」に相当したレベルとなる。このとき、大気校正動作によって大気校正値記憶部79に記憶された経時変化特性情報がゲイン付与部73に読み出される。ここで読み出される経時変化特性情報の値は「1.4」である。つまり、排気管61内の実際の空気過剰率が目標値「1.6」となっているときにはUEGOセンサ62のセンサ出力レベルは「1.4」となるべき状況であるといった情報が読み出される。このため、比較器78に入力される各信号(Ip2,Ip3)には差が生じており、UEGOセンサ62のセンサ出力レベルの方が「0.1」だけ大きくなっている。本来、排気管61内の実際の空気過剰率が目標値「1.6」となっているときにはUEGOセンサ62のセンサ出力レベルは「1.4」であるはずなので、このセンサ出力レベルが「1.5」であるということは空気過剰率が高すぎることを示している。この場合、比較器78からは補正値「−0.1」の補正信号が開度補正信号出力部77に向けて送信される。このため、この補正値「−0.1」の開度補正量で上記ベース開度マップ記憶部75からの出力信号(基本開度信号)が補正(上記0.1分だけ減算)されることにより空燃比制御バルブ57の開度信号が得られる。この場合、空気過剰率を上記「0.1」に相当する分だけ低くするために空燃比制御バルブ57の開度を大きくして燃料供給量を増大させることになる。
【0089】
以上説明したように、本形態では、UEGOセンサ62の大気校正を行い、このUEGOセンサ62の出力レベルが経時変化によってどの程度低下しているのかを認識しながら空燃比制御バルブ57の開度信号を適切に得ることができる。このため、高精度の空燃比制御を長期間に亘って安定的に維持することが可能である。
【0090】
−エンジン再起動時の動作説明−
大気校正動作について説明する前に、本GHPにおけるエンジン31の停止後の再起動時の動作について説明する。
【0091】
GHPの運転中に全ての室内機がサーモOFFしたり、全ての室内機が運転停止(リモコン等によるユーザのOFF操作)されることによってエンジン31が停止した後には、エンジン31や冷媒圧縮機21の保護のために3分間は再起動が禁止される。そして、この待機時間(3分)が経過した後にはエンジン31の再起動が許容されることになり、何れかの室内機の運転要求(リモコン等によるユーザのON操作)によって、GHPの再起動が開始される。
【0092】
この再起動動作にあっては、先ず、室外機に備えられている上記室外ファン15,15、換気ファン7、冷却水ポンプ32を共に駆動する予備運転を行う。この運転は、エンジン31の始動に伴って冷媒回路20の冷媒循環が開始された際の室外機熱交換器22での熱交換動作、換気口に備えられた外気温センサによる外気温度のセンシング動作、エンジン冷却水による冷却動作が円滑に行えるようにするための予備運転動作である。このようにして予備運転が開始され、この予備運転が5sec間だけ継続された後に、エンジン31の燃料供給系及び点火系が起動してエンジン始動が行われるようになっている。以上が、本GHPにおけるエンジン31の停止後の再起動時の動作である。
【0093】
−大気校正動作の説明−
次に、本形態の特徴とする動作である上記UEGOセンサ62の大気校正動作について具体的に説明する。
【0094】
この大気校正が開始されるのは、前回の大気校正時から450時間が経過した後に全ての室内機がサーモOFFした場合である。また、本形態では、前回の大気校正時から450時間が経過した後に、全ての室内機がサーモOFFされる状態が生じることなしに前回の大気校正時から500時間が経過した時点で、室外機を強制的に停止し、その後、大気校正を開始するようにもしている。
【0095】
尚、通常、全ての室内機がサーモOFFした場合(前回の大気校正時から450時間が経過していない状況で全ての室内機がサーモOFFした場合)には、UEGOセンサ62を活性化させるためのヒータへの通電はOFFしているが、このとき(前回の大気校正時から450時間が経過した後に全ての室内機がサーモOFFしたとき)には、その後もヒータへの通電はON状態が維持され、UEGOセンサ62による酸素濃度の検出が可能な状態にしておく。
【0096】
図7は、この大気校正動作が実行させる際のタイミングチャートを示している。このタイミングチャートは、上段から順に、システム運転タイミング(エンジン31の運転/停止の切り換えタイミング)、室外ファン15,15、換気ファン7、冷却水ポンプ32の駆動タイミング、スタータ(大気校正動作時のクランキング)実行タイミングを示している。
【0097】
今、エンジン運転中にその積算運転時間が大気校正動作実行タイミングになった(前回の大気校正時から450時間が経過した)場合に大気校正FGが「1」となる。その後、全ての室内機がサーモOFFとなって室外機が停止した状況、または前回の大気校正時から500時間が経過(上記大気校正FGが「1」となってから更に50時間が経過)して室外機を強制的に停止した状況で、大気校正動作に移行する。
【0098】
この大気校正動作では、先ず、上記コントロールユニット70に備えられた警告手段76が作動して、上記室外機の停止から図中の時間A(例えば3分間)は大気校正の実行が禁止される。そして、この実行禁止時間(3分)が経過した後に、室外機に備えられている上記室外ファン15,15、換気ファン7、冷却水ポンプ32を共に駆動する予備運転を警告手段76からの指令信号に基づいて行う。このようにして予備運転が開始されてから5sec間が継続した後に、空燃比制御バルブ57の全閉を維持したままでエンジン31がクランキングされてUEGOセンサ62の大気校正動作が実行される。
【0099】
具体的には、上記校正値測定部71は、大気校正動作を実行する際に、以下の動作をエンジンに実行させる。つまり、ステップモータ58を駆動して空燃比制御バルブ57を全閉状態にして燃料供給を禁止した状態で、セルモータ31hへの通電を行ってエンジンのクランキング動作を行わせる。これにより、排気管61内に大気を導入して大気校正動作を実行する。
【0100】
より詳しくは、エンジンのクランキング動作を複数回間欠的に実行し、最終回のクランキング動作の終了時点でUEGOセンサ62をセンシング動作させることによって大気校正動作を実行する。例えば、図7に示すように、1回当たり10secのクランキングを3回に亘って間欠的に(5secの間隔をおいて)行い、この3回目のクランキング動作の終了時点でUEGOセンサ62をセンシング動作させることによって大気校正動作を実行する。
【0101】
図8は、このクランキング動作時におけるUEGOセンサ62の出力レベルの変化状態を示している。3回目のクランキング動作の終了時点ではUEGOセンサ62出力レベルは略安定状態にあり、排気管61内は大気で満たされた状態となっていることが判る。この時のセンサ出力レベルを認識することで現時点でのUEGOセンサ62の経時変化度合いを測定することができる。つまり、このときのセンサ出力レベルと、UEGOセンサ62が新品であるときのセンサ出力レベルとを比較することでUEGOセンサ62の経時変化度合いを測定することができる。
【0102】
このように、本形態では、エンジンのクランキング動作によって排気管61内に大気を導入して大気校正動作を実行するようにしているため、UEGOセンサ62を大気雰囲気中に置くための特別な手段は必要ない。つまり、排気管61内に外気を取り入れるための特別な導入路を設けたり、この導入路を開閉するための弁手段やその駆動源を設けたり、この導入路に大気を導入するためのブロア等の大気圧送手段を設けておく必要が無く、エンジン既存の手段でUEGOセンサ62を大気雰囲気中に晒すことができる。このため、空燃比制御システムの部品点数の大幅な増大や大型化を招くことなしに大気校正動作を実現することが可能であり、本空燃比制御システムの実用性の向上を図ることができる。
【0103】
また、上述の如くクランキング動作によって大気校正動作を実行する場合、排気管61内の排気ガスを全て排出してこの排気管61内を大気で満たすためには、排気系の構成やガスエンジンの大きさなどによって異なるが、一般的には30秒程度のクランキング動作が必要になる。このとき、この30秒間連続してセルモータ31hを駆動させたのではセルモータ31hに掛かる負荷が過大となり、セルモータ31hの焼損等が懸念され耐久性が損なわれてしまう可能性がある。
【0104】
このため、本実施形態では、上述の如くクランキング動作を複数回間欠的に実行し、最終回のクランキング動作の終了時点で大気校正動作を実行するようにしている。これによれば、セルモータ31hに対して長時間連続的に通電されるといった状況を回避でき、その長寿命化を維持することが可能になる。上述した如く1回当たり10secのクランキングを3回に亘って間欠的に行った場合には、30秒間連続してクランキングを行う場合に比べてセルモータ31hに掛かる負荷が大幅に軽減でき、それでいて排気管61内を大気で十分に満たすことができる。尚、この1回当たりクランキング時間及びクランキング回数はこれに限るものではなく、1回当たり6secのクランキングを5回に亘って間欠的に行うなど任意に設定可能である。
【0105】
−実施形態の効果−
上述した如く、本形態では、UEGOセンサ62の大気校正を実行する際には、通常のエンジン31の再起動と同様の予備運転が行われる。例えば、GHPがUEGOセンサ62の大気校正機能を備えているとは知らずにメンテナンス作業を行っている作業者がいた場合、このメンテナンス作業中に通常のエンジン始動と同様の予備運転が行われると、この作業者は、ファン15,7の風切り音やモータ音、冷却水ポンプ32のモータ音を聞くことでエンジンが始動されると認識し、メンテナンス作業の中止または用心してメンテナンス作業を行うことになる。このため、大気校正動作が不用意に行われてメンテナンス作業者が驚いてしまうといったことがなくなる。
【0106】
また、本形態では、前回の大気校正時から450時間が経過した後に全ての室内機がサーモOFFした場合や、全ての室内機がサーモOFFされる状態が生じることなしに前回の大気校正時から500時間が経過した時点で室外機を強制的に停止し、その後、大気校正を開始するようにしている。これにより、メンテナンス作業が行われている可能性が低いタイミングにおいて大気校正を行うことができる。
【0107】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、エンジン駆動ヒートポンプとして、ガスエンジン31により冷媒圧縮機21を駆動するGHPのエンジン冷却水回路30に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他のガス燃料を使用するエンジン駆動ヒートポンプや、灯油等の液体燃料を使用するエンジン駆動ヒートポンプのエンジン冷却水回路にも適用することができる。
【0108】
また、上述した実施形態では、前回の大気校正時から450時間が経過した後に全ての室内機がサーモOFFした場合や、前回の大気校正時から450時間が経過した後に全ての室内機がサーモOFFされる状態が生じることなしに前回の大気校正時から500時間が経過した場合にUEGOセンサ62の大気校正を行い、この大気校正の実行前に予備運転を行うようにしていた。本発明は、これに限らず、上記タイミングで大気校正を行う場合には、大気校正の開始時にメンテナンス作業者がヒートポンプ利用側ユニット付近に存在している可能性は殆どないので、上記予備運転を行うことなく、エンジン31の停止後、直ちにエンジン31をクランキングして大気校正を実行するようにしてもよい。
【0109】
更に、上記警告動作としては、室外ファン15、換気ファン7、冷却水ポンプ32の全てを駆動するようにしたが、これらのうちの何れか一つまたは2つを駆動させるようにしてもよい。また、警報ブザーを備えさせておき、大気校正の実行前に警報ブザーを鳴らすようにしてもよい。また、メンテナンス作業者の視覚に対しての警告動作を行ってもよく、例えば上記と同様に室外ファン15を駆動させる他に、室外機の操作パネル上に表示部(液晶表示部など)を備えさせておきその表示部に大気校正の実行を予告表示するようにしてもよい。
【0110】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、エンジン駆動ヒートポンプの排気系に備えられた全領域空燃比センサを大気校正するに際し、その大気校正の開始直前に、大気校正が実行されることをメンテナンス作業者の聴覚や視覚に対して警告することで、メンテナンス作業中にあってはその作業者に注意を促すことができるようにしている。また、メンテナンス作業が行われている可能性が低いタイミングや、エンジンが始動する可能性があることをメンテナンス作業者が予期しているタイミングで大気校正を実行するようにしている。これにより、メンテナンス作業中に大気校正動作が不用意に実行(メンテナンス作業者が予期しない動作が実行)されてしまうことを回避することができ、全領域空燃比センサの大気校正機能を備えたエンジン駆動ヒートポンプの実用性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るGHP室外機の内部構成を示す斜視図である。
【図2】実施形態に係るGHP室外機の内部構成を示す正面図である。
【図3】実施形態に係るGHP室外機の内部構成を示す平面図である。
【図4】GHPの冷媒回路及びエンジン冷却水回路を示す回路図である。
【図5】ガスエンジン全体の概略構成を示す模式図である。
【図6】空燃比制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図7】大気校正動作を実行する際のタイミングチャートを示す図である。
【図8】クランキング回数とUEGOセンサの出力レベルとの関係を示す図である。
【図9】UEGOセンサの経時変化特性を説明するための図である。
【図10】空気過剰率とUEGOセンサのセンサ出力との関係を示す図である。
【符号の説明】
7 換気ファン
15 室外ファン
31 エンジン
32 冷却水ポンプ
60 排気系
62 UEGOセンサ(全領域空燃比センサ)
76 警告手段
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a full-range air-fuel ratio sensor (hereinafter, this sensor is capable of recognizing an air-fuel ratio of an air-fuel mixture by detecting an oxygen concentration in engine exhaust gas over a wide range from a lean region to a rich region. The present invention relates to an engine-driven heat pump including a UEGO sensor (referred to as a Universal A / F Heated Exhaust Gas Oxygen Sensor). In particular, the present invention relates to an improvement in the operation of the UEGO sensor during atmospheric calibration.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an engine driven heat pump represented by GHP (Gas Heat Pump) has been known. The GHP includes a gas engine and a refrigerant circuit that circulates a refrigerant by a compressor (compressor) that receives the power of the gas engine, as shown in Patent Document 1 below. By utilizing heat effectively, there is an advantage that the heating capacity is improved and a defrost (defrost) operation is not required.
[0003]
Further, in this GHP engine, an oxygen concentration sensor is provided in the exhaust system, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is recognized by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, and the fuel supply amount is fed back accordingly. Control is being done. That is, the fuel supply amount is adjusted based on the detected oxygen concentration in the exhaust gas to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a target value, thereby reducing CO, NOx, and HC in the exhaust gas, and improving the thermal efficiency of the engine. Is being improved.
[0004]
As an oxygen concentration sensor, a UEGO sensor disclosed in Patent Literature 2 below is known. In recent years, attention has been paid to providing this UEGO sensor in an exhaust system of a GHP engine.
[0005]
The feature of this UEGO sensor is that it can detect the oxygen concentration in the exhaust gas in a wide range from the lean region to the rich region of the mixture, and can recognize the air-fuel ratio of the mixture continuously over a wide range. . The operating principle of this UEGO sensor is disclosed in Patent Document 2 below.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-179983
[Patent Document 2]
JP 2000-81416 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a characteristic of the above-mentioned UEGO sensor, there is almost no change with time when applied to an engine in which combustion is performed with an air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio. However, when the present invention is applied to an engine that burns with an air-fuel mixture having an air-fuel ratio that largely deviates from the stoichiometric air-fuel ratio (for example, when it is applied to an engine that performs a lean burn operation), a temporal change occurs. In particular, it has a characteristic that the change at the beginning of use rapidly proceeds.
[0008]
FIG. 9 shows a state of a temporal change when the UEGO sensor is applied to an engine that performs a lean burn operation. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the output level (current value) of the UEGO sensor. When the lean burn is performed at a constant air-fuel ratio, the output level of the UEGO sensor decreases. (Lower output level with time). As described above, when applied to an engine that performs lean burn operation, the output level of the UEGO sensor has such a characteristic that the change at the beginning of use rapidly progresses, and then the progress of the change becomes gradual.
[0009]
Heretofore, this type of UEGO sensor has been applied to automotive engines. The reason is that the UEGO sensor has the above-mentioned aging characteristics. That is, in a general automobile engine, the target value of the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio (about 15: 1 in the case of a gasoline engine). There is no. The durability (lifetime) required of an oxygen concentration sensor applied to an automobile engine is assumed to be 100,000 miles and travel at an average speed of 40 km / h. It is short, and it is unlikely that it will change over time during this time.
[0010]
By the way, when this UEGO sensor is applied to engines other than those for automobiles, there may be a situation where the above-mentioned change over time cannot be ignored. In particular, as described above, this is a case where the present invention is applied to a GHP gas engine. That is, the GHP gas engine generally performs a lean burn operation in order to realize a configuration in which the exhaust system is not provided with an exhaust gas purification device such as a three-way catalyst. That is, by performing the lean burn operation, the combustion temperature is suppressed, and the generation of NOx can be suppressed. For example, in a gas engine using city gas (13A), an operation is performed with an air-fuel ratio of about 18: 1 (the stoichiometric air-fuel ratio is about 11: 1) set as a target value. Further, the durability required of the oxygen concentration sensor applied to the gas engine is as long as about 30,000 hours, and it is conceivable that there is a possibility that the oxygen concentration sensor greatly changes with time.
[0011]
FIG. 10 shows the sensor output level (current value) of the UEGO sensor according to the excess air ratio (a value correlated with the oxygen concentration in the exhaust gas). In this figure, the solid line shows the relationship between the excess air ratio and the sensor output level when the UEGO sensor is new (having no change over time), and the broken line shows the change over time in the UEGO sensor (for example, a change over time of about 10%). 4) shows the relationship between the excess air ratio and the sensor output level when () occurs.
[0012]
As can be seen from this figure, even when the sensor output level is the same, the actual excess air ratio is different between the case where the UEGO sensor is new and the case where the UEGO sensor has changed over time. That is, for example, when the UEGO sensor is new and the sensor output level is A in the figure, it is recognized that the excess air ratio is B. Since the UEGO sensor has not changed over time, the excess air ratio is accurately recognized, and the actual excess air ratio in the exhaust pipe is also B. However, when the sensor output level of the UEGO sensor that changes with time is A in the figure, the UEGO sensor recognizes that the excess air ratio is B, but the actual excess air ratio is C. Thus, an error occurs in the recognition of the excess air ratio depending on the state of the change.
[0013]
Now, it is assumed that the air-fuel ratio has reached the target value when the excess air ratio is B, and that the actual excess air ratio in the exhaust pipe is also B. In this case, when the UEGO sensor is new, it is correctly recognized that the sensor output level is A and the excess air ratio is B. Based on this recognition, it is determined that the current air-fuel ratio matches the target value, and the current fuel supply amount is maintained. On the other hand, when the UEGO sensor is changing with time, the sensor output level is D (the actual excess air ratio is B, but the sensor output is reduced due to the change with time, and the output value is D). ), The sensor erroneously recognizes that the excess air ratio is E. In this case, it is determined that the current air-fuel ratio is rich with respect to the target value, and the control for reducing the fuel supply amount is executed. The actual current air-fuel ratio is the target value, and the control to reduce the fuel supply amount is executed for this. Therefore, the actual air-fuel ratio shifts greatly from the target value to the lean side. In some cases, the air-fuel ratio reaches the misfire limit and the engine operation cannot be continued.
[0014]
As described above, when an air-fuel ratio control system including a UEGO sensor is to be applied to a gas engine for GHP, it is difficult to put the UEGO sensor into practical use unless the problem of aging of the UEGO sensor is solved.
[0015]
In view of this point, an atmospheric calibration operation for sensing the UEGO sensor in the atmosphere is periodically performed, and the degree of change with time is measured based on the sensor output at that time. As a result, a technique has been proposed which recognizes a change in the output level of the UEGO sensor over time and recognizes the excess air ratio in the exhaust gas in consideration of the change (Japanese Patent Application No. 2002-318051). ). According to this technique, the air-fuel ratio can always be controlled to the target excess air ratio regardless of the degree of the temporal change of the UEGO sensor.
[0016]
Specifically, while the GHP is stopped, the atmosphere is introduced into the exhaust path by performing the cranking operation of the engine in a state where the fuel supply is prohibited, and the atmospheric calibration operation is performed. When the atmospheric calibration operation of the UEGO sensor is performed by cranking as described above, it is possible to perform the sensing operation of the UEGO sensor in the atmospheric atmosphere without providing the engine with a special blower or an air introduction path. It becomes possible.
[0017]
By the way, the GHP requires periodic maintenance of the outdoor unit, and during this maintenance, the maintenance worker removes the outer plate of the GHP outdoor unit and performs maintenance on the engine and peripheral devices. .
[0018]
Usually, it is instructed by a maintenance manual or the like that the maintenance work is performed with the power supply (main switch) of the GHP outdoor unit turned off. However, some workers perform the maintenance work without turning off the power supply. There is. For this reason, if the integrated operation time of the GHP before the maintenance work has reached the air calibration execution timing (for example, if 450 hours have elapsed since the previous air calibration), the air calibration operation is not performed during the maintenance work. It will be executed easily. In other words, the engine is cranked during the maintenance work by the worker, which may hinder the maintenance work or surprise the maintenance worker.
[0019]
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide an engine-driven heat pump configured to periodically calibrate the atmosphere of a UEGO sensor and measure the degree of change with time of the sensor. An object of the present invention is to make a maintenance worker recognize that atmospheric calibration is performed, or to execute an atmospheric calibration operation at a timing when there is a low possibility that a maintenance operation is being performed.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
-Summary of the invention-
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method of warning during maintenance work that the atmosphere calibration is to be performed immediately before the start of the atmosphere calibration, by alerting the maintenance worker of hearing and vision. The worker can be alerted. In addition, the atmospheric calibration is performed at a timing when the possibility that the maintenance work is performed is low or when the maintenance worker expects that the engine may be started. Thus, it is possible to prevent the atmosphere calibration operation from being performed carelessly during the maintenance operation (operations that the maintenance operator does not expect).
[0021]
-Solution-
Specifically, it is assumed that an engine-driven heat pump is driven by an engine having an exhaust gas system provided with an all-area air-fuel ratio sensor. A warning is issued to the engine-driven heat pump to perform a warning operation to warn of the execution of the air calibration immediately before performing the air calibration in which the atmosphere is introduced into the exhaust system and the sensing operation of the air-fuel ratio sensor is performed over the entire area. Means are provided.
[0022]
According to this specific matter, if the air calibration of the entire area air-fuel ratio sensor becomes necessary due to the accumulated operation time of the engine reaching a predetermined time or the like, a warning is first issued before executing the air calibration (engine cranking). The means is activated to execute a predetermined warning operation. As the warning operation, an operation that appeals to the hearing or vision of the worker when the maintenance operation is being performed is listed. For example, as a warning operation for hearing, an outdoor fan, a ventilation fan (warning by a wind noise or a motor sound), a cooling water pump (a warning by a motor sound) or the like is driven, or an alarm buzzer is provided and provided. Sounding is raised. On the other hand, as a visual warning operation, in addition to driving the outdoor fan in the same manner as described above, a display unit (such as a liquid crystal display unit) is provided on the operation panel of the outdoor unit (heat pump heat source side unit) and the display unit is provided. The notice of the execution of the atmospheric calibration is displayed in advance. Thus, the maintenance worker is aware that the atmospheric calibration may be started, and it is not surprising that the engine is subsequently cranked. As a result, the maintenance worker performs the coping operation. For example, when the maintenance work is stopped or the maintenance work is performed, it is determined that the power of the outdoor unit must be turned off, and the power supply is turned off after the atmospheric calibration is completed to perform the maintenance work.
[0023]
Further, as described above, a specific configuration for driving the outdoor fan, the ventilation fan, the cooling water pump, and the like before the execution of the atmospheric calibration is as follows. That is, after the engine is stopped, restarting is prohibited for a predetermined time, and at the time of restarting, at least one of the outdoor fan, the ventilation fan, and the cooling water pump provided in the heat pump heat source side unit is provided. The engine is started after the preparatory operation in which one is driven for a predetermined time is performed. When the air calibration of the full-range air-fuel ratio sensor is performed, the warning unit performs the preliminary operation after a time substantially equivalent to the predetermined time has elapsed after the engine is stopped, and then the air calibration is started. It is configured so that:
[0024]
According to this specific matter, when performing the atmospheric calibration of the full range air-fuel ratio sensor, the same preliminary operation as the normal engine start is performed. For example, if a worker is performing maintenance work without knowing that the engine-driven heat pump has the air calibration function for the full range air-fuel ratio sensor, during the maintenance work, the same preliminary operation as normal engine startup can be performed. When this operation is performed, the operator recognizes that the engine is started, and performs the maintenance operation with the maintenance operation stopped or with caution. Also in this case, the maintenance worker is not surprised by the careless operation of the atmosphere.
[0025]
In addition, as a configuration in the case where the atmospheric calibration is performed at a timing when the possibility that the maintenance work is performed is low, the following is listed. In other words, an engine driven heat pump that uses an engine having an exhaust gas air-fuel ratio sensor in the exhaust system as a drive source and circulates a heat medium between the heat pump heat source side unit and the heat pump user side unit in response to a request from the heat pump user side unit. It is assumed. With respect to this engine-driven heat pump, atmospheric calibration for introducing air into the exhaust system and performing sensing operation of the air-fuel ratio sensor in all regions is performed while all of the units using the heat pump are in the thermo-off state.
[0026]
In addition, an engine-driven heat pump that uses an engine having an exhaust gas air-fuel ratio sensor in the exhaust system as a drive source and circulates a heat medium between the heat pump heat source side unit and the heat pump user side unit in response to a request from the heat pump user side unit. It is assumed. For this engine-driven heat pump, the air calibration is performed to introduce the atmosphere into the exhaust system and perform the sensing operation of the air-fuel ratio sensor over the entire area.When there is a heat medium circulation request from the heat pump utilization side unit, the heat pump heat source side unit is It is executed in the state where it is forcibly stopped.
[0027]
According to these specific items, the air calibration of the full area air-fuel ratio sensor is executed at the timing when the heat pump utilization side unit requests the circulation of the heat medium (refrigerant). If the unit using the heat pump requires the circulation of the heat medium, the maintenance work is unlikely to be performed, so the maintenance worker may be present near the unit using the heat pump at the start of the atmospheric calibration. There is little sex. As a result, there is almost no problem even if the atmospheric calibration is started without executing the warning operation as in the above-described solution. In the case where the atmospheric calibration is performed at this timing, there is no possibility that the maintenance worker is not present near the heat pump utilization side unit at the time of the start of the atmospheric calibration. Therefore, the warning operation is also performed in this case. Is more preferred. Note that in the present invention, in a situation where all the heat pump utilization side units are stopped (a situation where there is no request for circulation of the heat medium due to a remote control OFF operation or the like), the atmospheric calibration of the full area air-fuel ratio sensor is not executed. To This is because there is a high possibility that maintenance work is being performed when all the heat pump utilization side units are stopped.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a GHP in which a gas engine drives a refrigerant compressor as an engine-driven heat pump.
[0029]
-Overall configuration of GHP outdoor unit-
FIG. 1 is a perspective view showing the internal configuration of the GHP outdoor unit according to the present embodiment, FIG. 2 is a front view thereof, and FIG. 3 is a plan view thereof. FIG. 4 is a circuit diagram showing the GHP refrigerant circuit 20 and the engine cooling water circuit 30.
[0030]
As shown in these figures, the package 4 of the GHP outdoor unit is composed of two device chambers 1 and 2 which are divided into upper and lower parts. The upper part is the heat exchange chamber 1 and the lower part is the engine room 2. . Here, the heat exchange chamber 1 is a chamber through which outside air can flow for heat exchange, which will be described later, and the engine room 2 is in a substantially sealed state that is connected to the outside only through a ventilation port, an intake pipe, and an exhaust pipe.
[0031]
Further, the separate plate 71 separating the heat exchange chamber 1 and the engine room 2 is made of two upper and lower plate members, each having a communication hole (not shown) for communicating the heat exchange chamber 1 and the engine room 2. ing. A ventilation fan 7 is provided in the communication hole. That is, outside air is introduced from a ventilation opening (not shown) of the engine room 2 by driving the ventilation fan 7, and after the outside air ventilates the inside of the engine room 2, it is introduced into the heat exchange chamber 1 through the communication hole. It has become. It should be noted that an outside air temperature sensor is provided inside the ventilation port.
[0032]
An engine 31, a refrigerant compressor 21, an accumulator 27, and the like are installed in the engine room 2, and the engine 31 is provided with an intake silencer 8, an exhaust silencer 9, and the like. An oil pan 5 for storing lubricating oil for the engine 31 and an auxiliary oil pan 6 communicating with the oil pan 5 are arranged near the bottom of the engine 31. In the engine room 2, an electrical component box 11 in which electrical components such as a control device are accommodated, and a pipe constituting a refrigerant circuit 20, which will be described later, are installed. An oil tank 10 storing oil is arranged.
[0033]
The oil tank 10 and the auxiliary oil pan 6 are connected to each other, and the lubricating oil stored in the oil tank 10 is replenished to the auxiliary oil pan 6 by a lubricating oil pump 18 interposed in the middle of the connection. It is configured.
[0034]
In the heat exchange chamber 1 provided above the engine room 2, an outdoor heat exchanger 22 and a radiator 35 provided in each of the circuits 20 and 30 described below are installed. On the ceiling surface of the heat exchange chamber 1, outdoor fans 15, 15 for heat radiation are provided, and an exhaust port 14 is opened to exhaust air from the engine 31 after passing through the exhaust silencer 9. Is discharged from the exhaust port 14 to the outside.
[0035]
-Circuit description-
Next, the refrigerant circuit 20 and the engine cooling water circuit 30 will be described with reference to FIG.
[0036]
(Refrigerant circuit 20)
The refrigerant circuit 20 includes a refrigerant compressor 21 linked to an engine 31 by a belt transmission. That is, the refrigerant compressor 21 operates by receiving the driving force of the engine 31.
[0037]
The refrigerant circuit 20 includes the refrigerant compressor 21, an outdoor heat exchanger 22, and a plurality of indoor heat exchangers 23, 23,. The four-way valve 24 is connected to a discharge line 41 connected to the suction line 21a and a suction line 42 connected to the suction part 21b. That is, by switching the four-way valve 24, the outdoor heat exchanger 22 is connected to the discharge line 41, the indoor heat exchanger 23 is connected to the suction line 42, and the indoor heat exchanger 23 is connected to the discharge line 41. The heat exchanger 22 can be switched to a heating operation mode in which the heat exchanger 22 is connected to the suction line 42.
[0038]
Expansion pipes 25 and 26 are provided on the liquid side pipes of both heat exchangers 22 and 23. During the cooling operation, the refrigerant flows as indicated by solid-line arrows in the drawing and condenses in the outdoor heat exchanger 22. The expanded liquid refrigerant expands at the indoor expansion valve 26 and reaches the indoor heat exchanger 23. On the other hand, during the heating operation, the refrigerant flows as indicated by the dashed arrow in the drawing, and the liquid refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 23 expands in the outdoor expansion valve 25 and reaches the outdoor heat exchanger 22. I have. A specific refrigerant circulation operation will be described later.
[0039]
The suction line 42 is provided with an accumulator 27. The accumulator 27 separates the refrigerant into gas and liquid, and sucks only the gas refrigerant into the refrigerant compressor 21.
[0040]
An auxiliary refrigerant evaporator 28 is provided upstream of the accumulator 27 in the suction line 42. The refrigerant auxiliary evaporator 28 performs heat exchange between the refrigerant flowing through the suction line 42 and the engine cooling water during the heating operation, and provides heat of the engine cooling water (engine exhaust heat) to the refrigerant. Thus, the degree of superheat (superheat) is given to the suction refrigerant, thereby improving the heating capacity. When the refrigerant flowing through the suction line 42 is in a gas-liquid mixed state, the auxiliary refrigerant evaporator 28 also contributes to the vaporization of the liquid refrigerant. Thereby, the liquid back phenomenon to the refrigerant compressor 21 can be reliably prevented.
[0041]
The refrigerant circuit 20 includes a bypass pipe 29 that forms a bypass flow path for flowing the refrigerant so as to bypass the auxiliary refrigerant evaporator 28. One end (upstream end) of the bypass pipe 29 is connected between the indoor heat exchanger 23 and the four-way valve 24, and the other end (downstream end) is directly connected to the upper part of the accumulator 27. The bypass pipe 29 is provided with an electromagnetic valve 29a. During the heating operation, the electromagnetic valve 29a is closed to exchange heat in the auxiliary refrigerant evaporator 28 (the refrigerant flowing through the suction line 42 and the engine cooling water). Heat exchange with the engine) to recover the engine exhaust heat to the refrigerant, while it is not necessary to recover the engine exhaust heat during the cooling operation. Therefore, the solenoid valve 29a is opened to allow a part or all of the refrigerant to be cooled. The auxiliary evaporator 28 is bypassed.
[0042]
(Engine cooling water circuit 30)
Next, the engine cooling water circuit 30 will be described. The engine cooling water circuit 30 includes a cooling water pump 32 serving as a driving source for circulating the engine cooling water. A cooling water passage (water jacket), a thermostat 33, a three-way valve 34, a radiator 35, and an exhaust gas heat exchanger 36 are connected.
[0043]
A relief pipe 33 a is connected to the thermostat 33, and a downstream end of the relief pipe 33 a is connected to an upstream side of the exhaust gas heat exchanger 36. The thermostat 33 allows the cooling water to flow through the relief pipe 33a when the temperature of the engine cooling water is lower than, for example, 60 ° C. (for example, at the beginning of engine start). The engine cooling water is directed toward.
[0044]
The three-way valve 34 has three ports: a cooling water inlet 34a, a first cooling water outlet 34b, and a second cooling water outlet 34c. The cooling water inlet 34a communicates with the thermostat 33, the first cooling water outlet 34b communicates with the radiator 35, and the second cooling water outlet 34c communicates with the auxiliary refrigerant evaporator 28 via the cooling water supply pipe 28a. . Further, the three-way valve 34 is configured by an adjustment valve that can change an opening ratio between the first cooling water outlet 34b and the second cooling water outlet 34c.
[0045]
The auxiliary refrigerant evaporator 28 and the upstream side of the exhaust gas heat exchanger 36 are connected by a cooling water return pipe 28b, and the cooling water that gives heat to the refrigerant in the auxiliary refrigerant evaporator 28 returns to the cooling water. The cooling water pump 32 is returned to the suction side by a pipe 28b.
[0046]
-Driving operation-
Next, the circulation operation in the refrigerant circuit 20 and the cooling water circuit 30 configured as described above will be described.
[0047]
(Cooling operation)
First, the operation during the cooling operation will be described. At the time of this cooling operation, the four-way valve 24 of the refrigerant circuit 20 is in the switching state shown by the solid line in FIG. 4, and connects the discharge line 41 to the outdoor heat exchanger 22 and the suction line 42 to the indoor heat exchanger 23. Further, the three-way valve 34 allows the cooling water to flow to the relief pipe 33a at the beginning of the operation of the engine 31, and to the radiator 35 when the temperature of the engine cooling water reaches a predetermined temperature (for example, 60 ° C.). During the cooling operation, the second cooling water outlet 34c of the three-way valve 34 is closed, and the cooling water is not supplied to the auxiliary refrigerant evaporator 28 in principle.
[0048]
During the cooling operation, the solenoid valve 29a of the bypass pipe 29 is always open, so that most of the refrigerant passing through the indoor heat exchanger 23 bypasses the auxiliary refrigerant evaporator 28.
[0049]
Then, the lubricating oil component of the high-pressure refrigerant gas discharged from the refrigerant compressor 21 is first separated by an oil separator (not shown), and the lubricating oil component is returned from the suction line 42 to the accumulator 27. The refrigerant gas from which the lubricating oil component has been removed is supplied to the outdoor heat exchanger 22 through the four-way valve 24. In the outdoor heat exchanger 22, heat is taken from the refrigerant gas and condensed to form a refrigerant liquid. Thereafter, the refrigerant liquid is discharged from the indoor expansion valves 26 (expansion valves provided for each indoor heat exchanger 23), so that the pressure is rapidly reduced and the liquid is sprayed. Is supplied.
[0050]
In the indoor heat exchanger 23, the refrigerant liquid evaporates (evaporates) into a refrigerant gas by evaporating, and the room is cooled by the evaporating action. Most of the refrigerant gas discharged from the indoor heat exchanger 23 flows through the bypass pipe 29 and enters the accumulator 27. After the liquid phase is removed, the refrigerant gas is sucked into the suction part 21b of the refrigerant compressor 21.
[0051]
On the other hand, in the cooling water circuit 30, the cooling water discharged from the cooling water pump 32 is supplied to the engine 31 and cools various parts such as cylinders while passing through a cooling water passage in the engine 31 to increase the temperature. , From the thermostat 33 to the three-way valve 34. In the thermostat 33, when the cooling water temperature is lower than 60 °, the cooling water is sent from the relief pipe 33a to the exhaust gas heat exchanger. Then, the cooling water returns to the cooling water pump 26 after cooling the exhaust gas in the exhaust gas heat exchanger 36.
[0052]
When the temperature of the cooling water becomes 60 ° or more, the relief pipe 33a of the thermostat 33 is closed, the cooling water is sent to the radiator 35 through the three-way valve 34, and the temperature of the cooling water is reduced by the radiator 35. Is returned to the cooling water pump 32.
[0053]
(Heating operation)
Next, the operation during the heating operation will be described. During this heating operation, the four-way valve 24 of the refrigerant circuit 20 is switched to the state shown by the broken line in FIG. 4, and connects the discharge line 41 to the indoor heat exchanger 23 and the suction line 42 to the outdoor heat exchanger 22. Further, the three-way valve 34 allows the cooling water to flow into the relief pipe 33a at the initial stage of the operation of the engine 31, and maintains the first cooling water outlet 34b in a closed state when the temperature of the engine cooling water reaches a predetermined temperature (for example, 60 ° C.). At the same time, the second cooling water outlet 34c is opened to supply the cooling water to the auxiliary refrigerant evaporator 28, and the exhaust heat of the engine is given to the refrigerant, so that the degree of superheat is given to the intake refrigerant, so that the heating capacity can be improved. To
[0054]
During the heating operation, the solenoid valve 29a of the bypass pipe 29 is always closed, and all of the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 22 passes through the auxiliary refrigerant evaporator 28.
[0055]
Then, the lubricating oil component of the high-pressure refrigerant gas discharged from the refrigerant compressor 21 is first separated by an oil separator (not shown), and the lubricating oil component is returned from the suction line 42 to the accumulator 27. The refrigerant gas from which the lubricating oil component has been removed is supplied to each indoor heat exchanger 23 through the four-way valve 24. In the indoor heat exchanger 23, the refrigerant gas condenses into a liquid, thereby heating the room. After that, the refrigerant liquid is discharged from the outdoor expansion valve 25, so that the pressure is rapidly reduced and the liquid is sprayed, and is supplied to the outdoor heat exchanger 22.
[0056]
In the outdoor heat exchanger 22, the refrigerant liquid evaporates to change into a refrigerant gas (evaporate) and is discharged from the outdoor heat exchanger 22. The refrigerant gas discharged from the outdoor heat exchanger 22 flows through the auxiliary refrigerant evaporator 28, receives an exhaust heat of the engine in the auxiliary refrigerant evaporator 28, enters an overheated state, enters the accumulator 27, and enters the refrigerant compressor 21. Is sucked into the suction portion 21b.
[0057]
-Explanation of gas engine configuration-
Next, the overall configuration of the gas engine 31 will be described.
[0058]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the entire gas engine according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the present gas engine 31 includes a cylinder block 31b and a cylinder head 31c that constitute an engine body 31a, and an intake system 50 and an exhaust system 60 are connected to the cylinder head 31c, respectively. .
[0059]
First, the intake system 50 will be described. As a configuration of the intake system 50, an intake temperature sensor 52, a mixer 53, and a throttle valve 54 are provided in this order from the upstream side of the intake pipe 51.
[0060]
The intake air temperature sensor 52 detects the temperature of air (outside air) introduced into the intake pipe 51 via an air cleaner (not shown).
[0061]
The mixer 53 mixes the air introduced into the intake pipe 51 with a gas as a fuel (for example, a city gas such as 13 A) to generate an air-fuel mixture having a predetermined air-fuel ratio. The fuel used is not limited to city gas, but various gases such as propane gas can be used.
[0062]
A gas supply pipe 55 is connected to the mixer 53. The gas supply pipe 55 is provided with a zero governor 56 and an air-fuel ratio control valve 57. The zero governor 56 is for maintaining a constant gas pressure on the secondary side downstream of the gas supply pipe 55 irrespective of pressure changes and flow rate changes on the primary side upstream of the gas supply pipe 55. The opening degree of the air-fuel ratio control valve 57 is adjusted by a step motor 58 to adjust the gas supply amount to the mixer 53, thereby adjusting the mixing ratio (air-fuel ratio) of fuel gas and air, and adjusting the air-fuel ratio. The mixture is supplied to the combustion chamber.
[0063]
The throttle valve 54 controls the engine speed and the generated torque by adjusting the intake amount of the air-fuel mixture into the combustion chamber.
[0064]
Next, the exhaust system 60 will be described. As a configuration of the exhaust system 60, a UEGO sensor (entire region air-fuel ratio sensor) 62 and the exhaust gas heat exchanger 36 are provided in this order from the upstream side of the exhaust pipe 61.
[0065]
As described above, the UEGO sensor 62 can measure the excess air ratio in the exhaust gas over a wide range from the lean region to the rich region of the air-fuel mixture, and continuously adjusts the air-fuel ratio of the air-fuel mixture over a wide range. It is a sensor that can be recognized throughout. That is, the UEGO sensor 62 can output a detection signal (current value) corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas. Then, the air-fuel ratio control system according to the present embodiment performs feedback control of the fuel supply amount by adjusting the opening of the air-fuel ratio control valve 57 by a control system described later based on the air-fuel ratio recognized by the UEGO sensor 62. Has become.
[0066]
The exhaust gas heat exchanger 36 is connected to the engine cooling water pipe 30 so as to use the exhaust heat of the engine as a heat source for heating the room to be air-conditioned, and transfers the heat of the exhaust gas through the engine cooling water. This is given to the refrigerant.
[0067]
An engine body 31a configured as a multi-cylinder (for example, three-cylinder) reciprocating engine is provided so as to rotate integrally with a crankshaft (not shown) and a camshaft (not shown). Cam shaft end disks 31e. Electromagnetic pickups 31f and 31g for detecting these rotations are provided.
[0068]
An output shaft of a starter motor 31h is connected to the crankshaft, and rotation (cranking) of the crankshaft is performed by rotational driving of the starter motor 31h.
[0069]
Next, the configuration of the control system of the gas engine will be described. The present gas engine includes a control unit 70 that performs overall engine control. The control unit 70 receives detection signals from the intake air temperature sensor 52, the UEGO sensor 62, and the electromagnetic pickups 31f and 31g. It has become. The control unit 70 receives an engine load signal, a reset signal of a reset switch 82, and the like. Further, the control unit 70 transmits a control signal to the step motor 58 and the cell motor 31h. Upon receiving the control signal, the step motor 58 controls the opening degree of the air-fuel ratio control valve 57 and controls the cell motor 31h. Performs a cranking operation.
[0070]
-Configuration of air-fuel ratio control system-
Next, the configuration of the air-fuel ratio control system will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the present air-fuel ratio control system. As shown in FIG. 6, the present air-fuel ratio control system includes the control unit 70, the UEGO sensor 62, the λ map 72, and the gain applying unit 73.
[0071]
The control unit 70 includes a signal processing unit 74, a base opening map storage unit 75, an atmospheric calibration value storage unit 79, a calibration value measuring unit 71, and an opening correction signal output unit 77. Each is described below.
[0072]
The signal processing unit 74 receives an output signal (current value) Ip1 from the UEGO sensor 62 and outputs a processing signal Ip2 corresponding to the output signal Ip1. The processed signal Ip2 is converted from the output signal Ip1 so as to be in a signal form that allows a comparison operation process by a comparator 78 described later. Here, when the UEGO sensor 62 changes over time, the output signal Ip1 has a value lower than the output level that should be output (the output level at the time of a new product) according to the degree of the change over time. The gain in the UEGO sensor 62 in the figure indicates a decrease gain when the output level decreases due to the temporal change.
[0073]
The base opening map storage unit 75 receives the signals of the engine speed and the engine load, and determines the basic opening of the air-fuel ratio control valve 57 based on these signals. That is, the output signal from the base opening map storage unit 75 is a signal output based on a table or the like stored in advance to set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the target value.
[0074]
The atmospheric calibration value storage unit 79 records and updates the calibration value obtained by the atmospheric calibration operation of the UEGO sensor 62 that is periodically executed as described later. In the air-fuel ratio control operation, The calibration value is provided to the gain applying unit 73. That is, based on the calibration value acquired from the atmospheric calibration value storage unit 79, the gain applying unit 73 outputs the temporal change level signal Ip3, and the temporal change level signal Ip3 and the processing signal Ip2 from the signal processing unit 74 are output. Are compared in the comparator 78 to control the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
[0075]
Incidentally, the atmospheric calibration value storage section 79 is constituted by an EEPROM. For this reason, even when the main switch of the GHP is turned off due to a maintenance operation or the like, the above-described calibration value is kept stored. Therefore, when the main switch is turned on and the operation of the engine is restarted, the stored calibration value is stored. The air-fuel ratio control can be accurately performed based on the corrected amount (calibration value). That is, when the main switch is turned on, it is not necessary to execute the atmospheric calibration operation again, and the engine can be restarted quickly.
[0076]
Further, the calibration value measuring section 71 measures the degree of change over time of the UEGO sensor 62 at the time of executing the atmospheric calibration operation. That is, the atmospheric calibration operation is performed by the calibration value measuring unit 71, and the obtained calibration value is input to the atmospheric calibration value storage unit 79, and the calibration value is recorded and updated in the atmospheric calibration value storage unit 79. Go.
[0077]
The opening correction signal output unit 77 outputs an opening correction signal for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a target value. Specifically, the opening degree determined according to a difference between a temporal change level signal Ip3 output through a λ map 72 and a gain applying unit 73 described later and a processing signal Ip2 output from the signal processing unit 74. A correction signal is output. The opening correction amount based on the opening correction signal is added to or subtracted from the output signal (basic opening signal) from the base opening map storage unit 75, thereby opening the air-fuel ratio control valve 57. A signal is obtained.
[0078]
The λ map 72 stores a target value of the excess air ratio, and transmits the target value signal to the gain applying unit 73.
[0079]
The gain applying unit 73 generates a temporal change level signal Ip3 according to the temporal change degree of the UEGO sensor 62, and transmits the signal to the comparator 78. That is, the gain applying unit 73 reads out the time-dependent change characteristic information (calibration value) from the atmospheric calibration value storage unit 79, and thereby obtains a gain equivalent to the gain in the UEGO sensor 62 (gain generated due to time-dependent change). To the target value signal, and this signal is transmitted to the comparator 78. For example, when the excess air ratio in the exhaust pipe 61 has reached the target value (when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture matches the target value), the temporal change level signal Ip3 output from the gain applying unit 73 And the level of the output signal IP1 output from the UEGO sensor 62 match.
[0080]
In the comparator 78, the processing signal Ip2 from the signal processing unit 74 is compared with the time-varying level signal Ip3 generated in the gain applying unit 73, and a correction signal corresponding to the difference is output to an opening correction signal output unit. 77.
[0081]
Then, as described above, the output signal (basic opening signal) from the base opening map storage unit 75 based on the opening correction amount based on the opening correction signal from the opening correction signal output unit 77 that has received this correction signal. Is corrected, the opening signal is output to the step motor 58. Accordingly, an opening signal for adjusting the opening of the air-fuel ratio control valve 57 is appropriately obtained, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the target value.
[0082]
-Explanation of air-fuel ratio control operation-
Hereinafter, the air-fuel ratio control operation of the present air-fuel ratio control system will be described with specific numerical values.
[0083]
Here, when the stoichiometric air-fuel ratio of city gas (about 11: 1) is set to “1”, the target value of the air-fuel ratio is set to “1.6”, that is, the lean burn operation is performed with the target of the air-fuel ratio of about 18: 1. The case where the present air-fuel ratio control system is applied to the engine to be performed will be described.
[0084]
In the following description of the operation, in order to facilitate understanding, the actual air-fuel ratio in the exhaust pipe 61 is a target value of “1.6” when the UEGO sensor 62 is new and has not changed over time. The excess air ratio at this time is represented as "1.6", and the sensor output level at this time is also represented as "1.6". In other words, when the UEGO sensor 62 has changed with time, the sensor output level is "1.4" even if the actual excess air ratio in the exhaust pipe 61 is the target value "1.6". Is low.
[0085]
First, a case in which the UEGO sensor 62 is a new product that has not changed over time will be described. Now, it is assumed that the actual excess air rate in the exhaust pipe 61 is “1.6”. At this time, since the UEGO sensor 62 is new, it is accurately recognized that the sensor output level is “1.6” and the excess air ratio is “1.6”. Then, time-dependent change information (a calibration value corresponding to the information of the point I in FIG. 9) when the UEGO sensor 62 is new is read from the atmospheric calibration value storage unit 79 to the gain applying unit 73. According to the time-varying characteristic information read out here, the time-varying level signal Ip3 output from the gain applying unit 73 becomes “1.6”. That is, there is no difference between the signals (Ip2, Ip3) input to the comparator 78. Therefore, a correction signal of the correction value “0” is transmitted from the comparator 78 to the opening correction signal output unit 77. Therefore, assuming that the current air-fuel ratio matches the target value, the current fuel supply amount is maintained without changing the opening of the air-fuel ratio control valve 57.
[0086]
Next, a case where the UEGO sensor 62 has changed with time will be described. When the UEGO sensor 62 is changing over time, the sensor output level is set to a low value such as “1.4” even though the actual air-fuel ratio in the exhaust pipe 61 is the target value “1.6”. Become. Therefore, the processing signal Ip2 from the signal processing unit 74 also has a level corresponding to this “1.4”. In this case, the temporal change characteristic information (for example, a calibration value corresponding to the information of the point II in FIG. 9) stored in the atmospheric calibration value storage unit 79 by the atmospheric calibration operation described later is read out to the gain applying unit 73. The value of the temporal change characteristic information read out here is “1.4”. That is, according to the aging characteristic information, when the sensor output level of the UEGO sensor 62 is “1.4”, the actual excess air ratio in the exhaust pipe 61 is the target value “1.6”. You. As described above, since the temporal change level signal Ip3 output from the gain applying unit 73 is “1.4”, there is no difference between the signals (Ip2, Ip3) input to the comparator 78 in this case as well. Will be. Accordingly, a correction signal of the correction value “0” is transmitted from the comparator 78 to the opening correction signal output unit 77. Therefore, assuming that the current air-fuel ratio matches the target value, the current fuel supply amount is maintained without changing the opening of the air-fuel ratio control valve 57.
[0087]
Next, an operation when the UEGO sensor 62 has changed over time and the current air-fuel ratio deviates from the target value will be described. Here, as described above, when the actual excess air ratio in the exhaust pipe 61 is the target value “1.6”, a temporal change occurs in which the sensor output level of the UEGO sensor 62 becomes “1.4”. , The air-fuel ratio control operation in a situation where the sensor output level of the UEGO sensor 62 is “1.5” because the actual excess air ratio in the exhaust pipe 61 deviates from the target value I do.
[0088]
In the situation where the sensor output level of the UEGO sensor 62 is “1.5”, the processing signal Ip2 from the signal processing unit 74 also has a level corresponding to “1.5”. At this time, the temporal change characteristic information stored in the atmospheric calibration value storage unit 79 by the atmospheric calibration operation is read out to the gain applying unit 73. The value of the temporal change characteristic information read out here is “1.4”. That is, when the actual excess air ratio in the exhaust pipe 61 is the target value “1.6”, information indicating that the sensor output level of the UEGO sensor 62 should be “1.4” is read. Therefore, there is a difference between the signals (Ip2, Ip3) input to the comparator 78, and the sensor output level of the UEGO sensor 62 is higher by “0.1”. Originally, when the actual excess air ratio in the exhaust pipe 61 is the target value “1.6”, the sensor output level of the UEGO sensor 62 should be “1.4”. .5 "indicates that the excess air ratio is too high. In this case, a correction signal of the correction value “−0.1” is transmitted from the comparator 78 to the opening correction signal output unit 77. Therefore, the output signal (basic opening signal) from the base opening map storage unit 75 is corrected (subtracted by the 0.1 minute) with the opening correction amount of the correction value “−0.1”. Thus, an opening signal of the air-fuel ratio control valve 57 is obtained. In this case, the opening degree of the air-fuel ratio control valve 57 is increased to increase the fuel supply amount in order to reduce the excess air ratio by the amount corresponding to the above “0.1”.
[0089]
As described above, in the present embodiment, the air calibration of the UEGO sensor 62 is performed, and the opening degree signal of the air-fuel ratio control valve 57 is recognized while recognizing how much the output level of the UEGO sensor 62 has decreased with time. Can be obtained appropriately. For this reason, highly accurate air-fuel ratio control can be stably maintained over a long period of time.
[0090]
-Operation description at engine restart-
Before describing the atmospheric calibration operation, an operation at the time of restart of the engine 31 after stopping in the GHP will be described.
[0091]
After the engine 31 is stopped due to the thermo-OFF of all the indoor units during the operation of the GHP or the stop of the operation of all the indoor units (a user's OFF operation using a remote controller or the like), the engine 31 and the refrigerant compressor 21 are stopped. Restart is prohibited for 3 minutes to protect the system. After the elapse of the standby time (3 minutes), the restart of the engine 31 is permitted, and the GHP is restarted by an operation request of any of the indoor units (a user's ON operation using a remote controller or the like). Is started.
[0092]
In this restart operation, first, a preliminary operation for driving the outdoor fans 15, 15, the ventilation fan 7, and the cooling water pump 32 provided in the outdoor unit is performed. This operation includes a heat exchange operation in the outdoor unit heat exchanger 22 when the refrigerant circulation of the refrigerant circuit 20 is started with the start of the engine 31, and an external air temperature sensing operation by an external air temperature sensor provided in the ventilation port. This is a preliminary operation operation for smoothly performing the cooling operation by the engine cooling water. Thus, the preliminary operation is started, and after the preliminary operation is continued for 5 seconds, the fuel supply system and the ignition system of the engine 31 are activated to start the engine. The above is the operation at the time of restarting the engine 31 after stopping in the GHP.
[0093]
−Explanation of atmospheric calibration operation−
Next, the atmospheric calibration operation of the UEGO sensor 62, which is an operation characteristic of the present embodiment, will be specifically described.
[0094]
The atmospheric calibration is started when all the indoor units are turned off after 450 hours have passed since the previous atmospheric calibration. Further, in this embodiment, after 450 hours have passed since the previous atmospheric calibration, the state where all the indoor units are thermo-OFF does not occur, and when 500 hours have passed since the previous atmospheric calibration, the outdoor unit Is forcibly stopped, and then the atmospheric calibration is started.
[0095]
Normally, when all the indoor units are thermo-OFF (when all the indoor units are thermo-OFF in a state where 450 hours have not elapsed since the previous atmospheric calibration), the UEGO sensor 62 is activated. However, at this time (when all the indoor units are turned off after 450 hours have passed since the last atmospheric calibration), the power supply to the heater is still ON. The state is maintained so that the UEGO sensor 62 can detect the oxygen concentration.
[0096]
FIG. 7 shows a timing chart when the atmospheric calibration operation is performed. The timing chart includes, in order from the top, the system operation timing (switching timing of the operation / stop of the engine 31), the outdoor fans 15, 15, the ventilation fan 7, the drive timing of the cooling water pump 32, and the starter (the clock at the time of the atmospheric calibration operation). Ranking) indicates the execution timing.
[0097]
Now, during the engine operation, when the accumulated operation time reaches the execution timing of the atmospheric calibration operation (450 hours have elapsed since the previous atmospheric calibration), the atmospheric calibration FG becomes “1”. Thereafter, all the indoor units are turned off and the outdoor units are stopped, or 500 hours have passed since the previous atmospheric calibration (50 hours have passed since the atmospheric calibration FG became "1"). In the situation where the outdoor unit is forcibly stopped, the operation shifts to the atmospheric calibration operation.
[0098]
In this atmospheric calibration operation, first, the warning means 76 provided in the control unit 70 is operated, and the execution of the atmospheric calibration is prohibited for a time A (for example, three minutes) in the figure from the stop of the outdoor unit. Then, after the execution prohibition time (3 minutes) has elapsed, a command from the warning means 76 is issued for a preliminary operation for driving the outdoor fans 15, 15, the ventilation fan 7 and the cooling water pump 32 provided in the outdoor unit together. Perform based on signals. After a lapse of 5 seconds from the start of the preliminary operation in this way, the engine 31 is cranked while the air-fuel ratio control valve 57 is kept fully closed, and the atmospheric calibration operation of the UEGO sensor 62 is executed.
[0099]
Specifically, the calibration value measurement unit 71 causes the engine to execute the following operation when executing the atmospheric calibration operation. That is, in a state where the step motor 58 is driven to completely close the air-fuel ratio control valve 57 and the fuel supply is prohibited, the cell motor 31h is energized to perform the cranking operation of the engine. As a result, the atmosphere is introduced into the exhaust pipe 61 and the atmosphere calibration operation is performed.
[0100]
More specifically, the atmospheric calibration operation is executed by intermittently executing the cranking operation of the engine a plurality of times and causing the UEGO sensor 62 to perform the sensing operation at the end of the final cranking operation. For example, as shown in FIG. 7, the cranking of 10 sec per time is intermittently performed three times (at intervals of 5 sec), and the UEGO sensor 62 is turned off at the end of the third cranking operation. The atmospheric calibration operation is performed by performing the sensing operation.
[0101]
FIG. 8 shows how the output level of the UEGO sensor 62 changes during the cranking operation. At the end of the third cranking operation, the output level of the UEGO sensor 62 is in a substantially stable state, and it can be seen that the exhaust pipe 61 is filled with the atmosphere. By recognizing the sensor output level at this time, the degree of the temporal change of the UEGO sensor 62 at the present time can be measured. That is, the degree of change over time of the UEGO sensor 62 can be measured by comparing the sensor output level at this time with the sensor output level when the UEGO sensor 62 is new.
[0102]
As described above, in the present embodiment, the atmosphere is introduced into the exhaust pipe 61 by the cranking operation of the engine to perform the air calibration operation. Therefore, a special means for placing the UEGO sensor 62 in the air atmosphere. Is not required. That is, a special introduction path for introducing outside air into the exhaust pipe 61, valve means for opening and closing the introduction path and a drive source thereof, a blower for introducing air into the introduction path, and the like are provided. It is not necessary to provide the atmospheric pressure sending means, and the UEGO sensor 62 can be exposed to the atmosphere by means existing in the engine. For this reason, the air calibration operation can be realized without inviting a large increase in the number of parts and an increase in the size of the air-fuel ratio control system, and the practicality of the air-fuel ratio control system can be improved.
[0103]
Further, when the atmospheric calibration operation is performed by the cranking operation as described above, in order to exhaust all the exhaust gas in the exhaust pipe 61 and fill the exhaust pipe 61 with the atmosphere, it is necessary to configure the exhaust system and the gas engine. Although it depends on the size and the like, a cranking operation of about 30 seconds is generally required. At this time, if the cell motor 31h is driven continuously for 30 seconds, the load applied to the cell motor 31h becomes excessively large, and there is a possibility that the cell motor 31h may be burned and the durability may be impaired.
[0104]
Therefore, in the present embodiment, the cranking operation is intermittently executed a plurality of times as described above, and the atmospheric calibration operation is executed at the end of the final cranking operation. According to this, it is possible to avoid a situation in which the cell motor 31h is continuously energized for a long time, and it is possible to maintain a longer life. As described above, when the cranking of 10 sec per time is intermittently performed three times, the load applied to the starter motor 31h can be greatly reduced as compared with the case where the cranking is continuously performed for 30 seconds. The inside of the exhaust pipe 61 can be sufficiently filled with the atmosphere. The cranking time and the number of times of cranking are not limited to the above, and can be arbitrarily set, such as intermittently performing cranking of 6 sec for 5 times.
[0105]
-Effects of Embodiment-
As described above, in the present embodiment, when the atmospheric calibration of the UEGO sensor 62 is performed, the same preliminary operation as the normal restart of the engine 31 is performed. For example, if there is an operator performing maintenance work without knowing that the GHP has the atmospheric calibration function of the UEGO sensor 62, if a preliminary operation similar to a normal engine start is performed during this maintenance work, The worker recognizes that the engine is started by hearing the wind noise and the motor sound of the fans 15 and 7 and the motor sound of the cooling water pump 32, and performs the maintenance work by stopping or beware of the maintenance work. . For this reason, it is possible to prevent the maintenance operator from being surprised by the careless operation of the atmosphere.
[0106]
Further, in this embodiment, when 450 hours have elapsed since the previous atmospheric calibration, all the indoor units are thermo-offed, or the state in which all the indoor units are thermo-offed does not occur from the previous atmospheric calibration. When 500 hours have passed, the outdoor unit is forcibly stopped, and then the atmospheric calibration is started. Thereby, the atmospheric calibration can be performed at a timing when the possibility that the maintenance work is performed is low.
[0107]
-Other embodiments-
In the above-described embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to the GHP engine cooling water circuit 30 in which the gas engine 31 drives the refrigerant compressor 21 as the engine-driven heat pump. The present invention is not limited to this, and can be applied to an engine cooling water circuit of an engine driven heat pump using other gas fuel or an engine driven heat pump using liquid fuel such as kerosene.
[0108]
Further, in the above-described embodiment, all the indoor units are turned off after 450 hours have passed since the previous atmospheric calibration, or all the indoor units are turned off after 450 hours have passed from the previous atmospheric calibration. When 500 hours have elapsed since the previous calibration of the atmosphere without causing a state to be performed, the calibration of the atmosphere of the UEGO sensor 62 is performed, and the preliminary operation is performed before the execution of the calibration of the atmosphere. The present invention is not limited to this. When the atmospheric calibration is performed at the above timing, there is almost no possibility that the maintenance worker is present near the unit using the heat pump at the start of the atmospheric calibration. Alternatively, after the engine 31 is stopped, the engine 31 may be immediately cranked to perform the atmospheric calibration.
[0109]
Further, in the above-described warning operation, all of the outdoor fan 15, the ventilation fan 7, and the cooling water pump 32 are driven, but any one or two of them may be driven. Also, an alarm buzzer may be provided so that the alarm buzzer sounds before the execution of the atmospheric calibration. Further, a warning operation may be performed to the visual sense of the maintenance worker. For example, in addition to driving the outdoor fan 15 as described above, a display unit (such as a liquid crystal display unit) is provided on the operation panel of the outdoor unit. The execution of the atmospheric calibration may be displayed on the display unit in advance.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when calibrating the air in the entire region air-fuel ratio sensor provided in the exhaust system of the engine-driven heat pump, the maintenance worker is advised that the air calibration is performed immediately before the start of the air calibration. By warning the auditory and visual senses, the worker can be alerted during maintenance work. In addition, the atmospheric calibration is performed at a timing when the possibility that the maintenance work is performed is low or when the maintenance worker expects that the engine may be started. As a result, it is possible to prevent the air calibration operation from being performed carelessly during the maintenance work (an operation unexpected by the maintenance operator is performed). The practicality of the drive heat pump can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an internal configuration of a GHP outdoor unit according to an embodiment.
FIG. 2 is a front view showing an internal configuration of the GHP outdoor unit according to the embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing an internal configuration of the GHP outdoor unit according to the embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a GHP refrigerant circuit and an engine cooling water circuit.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the entire gas engine.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an air-fuel ratio control system.
FIG. 7 is a diagram showing a timing chart when an atmospheric calibration operation is performed.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the number of crankings and the output level of a UEGO sensor.
FIG. 9 is a diagram for explaining a time-dependent change characteristic of the UEGO sensor.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an excess air ratio and a sensor output of a UEGO sensor.
[Explanation of symbols]
7 Ventilation fan
15 Outdoor fan
31 engine
32 Cooling water pump
60 Exhaust system
62 UEGO sensor (all area air-fuel ratio sensor)
76 Warning Means

Claims (4)

排気系に全領域空燃比センサを備えたエンジンを駆動源とするエンジン駆動ヒートポンプにおいて、
上記排気系に大気を導入して全領域空燃比センサのセンシング動作を行う大気校正を実行する直前に、この大気校正の実行を警告するための警告動作を行わせる警告手段を備えていることを特徴とする全領域空燃比センサを備えたエンジン駆動ヒートポンプ。
In an engine-driven heat pump using an engine having a full-range air-fuel ratio sensor in the exhaust system as a drive source,
Immediately before performing the air calibration for introducing the atmosphere into the exhaust system and performing the sensing operation of the entire area air-fuel ratio sensor, a warning unit for performing a warning operation for warning that the air calibration is performed is provided. An engine-driven heat pump equipped with a full-range air-fuel ratio sensor.
請求項1記載の全領域空燃比センサを備えたエンジン駆動ヒートポンプにおいて、
エンジンは、停止した後、再起動が所定時間禁止されるようになっていると共に、その再起動時には、ヒートポンプ熱源側ユニットに備えられた室外ファン、換気ファン、冷却水ポンプのうち少なくとも何れか一つが所定時間だけ駆動する予備運転を行った後にエンジン始動が行われるようになっている一方、
全領域空燃比センサの大気校正を実行する際には、エンジン停止後に上記所定時間と略同等の時間が経過した後に、警告手段が上記予備運転を行わせ、その後、大気校正が開始されるよう構成されていることを特徴とする全領域空燃比センサを備えたエンジン駆動ヒートポンプ。
An engine-driven heat pump comprising the full-range air-fuel ratio sensor according to claim 1,
After the engine is stopped, the restart is prohibited for a predetermined time, and at the time of the restart, at least one of the outdoor fan, the ventilation fan, and the cooling water pump provided in the heat pump heat source side unit is provided. While the engine is started after one performs a preliminary operation in which it is driven for a predetermined time,
When performing the atmospheric calibration of the full-range air-fuel ratio sensor, the warning unit performs the preliminary operation after a time substantially equal to the predetermined time has elapsed after the engine is stopped, and then the atmospheric calibration is started. An engine-driven heat pump provided with a full-range air-fuel ratio sensor.
排気系に全領域空燃比センサを備えたエンジンを駆動源とし、ヒートポンプ利用側ユニットの要求に応じてヒートポンプ熱源側ユニットとヒートポンプ利用側ユニットとの間で熱媒体を循環させるエンジン駆動ヒートポンプにおいて、
上記排気系に大気を導入して全領域空燃比センサのセンシング動作を行う大気校正は、ヒートポンプ利用側ユニットの全てがサーモオフ停止中に実行するよう構成されていることを特徴とする全領域空燃比センサを備えたエンジン駆動ヒートポンプ。
In an engine-driven heat pump that uses an engine having an exhaust gas air-fuel ratio sensor in the exhaust system as a drive source and circulates a heat medium between the heat pump heat source side unit and the heat pump user side unit in response to a request from the heat pump user side unit,
The whole-area air-fuel ratio is characterized in that the air calibration that performs the sensing operation of the entire-area air-fuel ratio sensor by introducing the atmosphere into the exhaust system is performed while all of the units on the heat pump utilization side are in the thermo-off stop state. Engine driven heat pump with sensor.
排気系に全領域空燃比センサを備えたエンジンを駆動源とし、ヒートポンプ利用側ユニットの要求に応じてヒートポンプ熱源側ユニットとヒートポンプ利用側ユニットとの間で熱媒体を循環させるエンジン駆動ヒートポンプにおいて、
上記排気系に大気を導入して全領域空燃比センサのセンシング動作を行う大気校正は、ヒートポンプ利用側ユニットからの熱媒体循環要求があるときに、ヒートポンプ熱源側ユニットを強制的に停止した状態で実行するよう構成されていることを特徴とする全領域空燃比センサを備えたエンジン駆動ヒートポンプ。
In an engine-driven heat pump that uses an engine having an exhaust gas air-fuel ratio sensor in the exhaust system as a drive source and circulates a heat medium between the heat pump heat source side unit and the heat pump user side unit in response to a request from the heat pump user side unit,
Atmospheric calibration, in which the atmosphere is introduced into the exhaust system and the sensing operation of the entire area air-fuel ratio sensor is performed, is performed when the heat pump heat source side unit is forcibly stopped when there is a heat medium circulation request from the heat pump utilization side unit. An engine-driven heat pump including a full range air-fuel ratio sensor configured to execute.
JP2003075463A 2003-03-19 2003-03-19 Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor Pending JP2004285836A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003075463A JP2004285836A (en) 2003-03-19 2003-03-19 Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003075463A JP2004285836A (en) 2003-03-19 2003-03-19 Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004285836A true JP2004285836A (en) 2004-10-14

Family

ID=33290774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003075463A Pending JP2004285836A (en) 2003-03-19 2003-03-19 Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004285836A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011226461A (en) * 2010-04-01 2011-11-10 Ngk Spark Plug Co Ltd Air learning method for oxygen sensor
JP2011226460A (en) * 2010-04-01 2011-11-10 Ngk Spark Plug Co Ltd Air learning method for oxygen sensor
WO2019098794A1 (en) * 2017-11-20 2019-05-23 엘지전자 주식회사 Outdoor unit of gas heat pump system
JP2019162500A (en) * 2016-01-05 2019-09-26 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド Clothing treatment apparatus equipped with heat pump module

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011226461A (en) * 2010-04-01 2011-11-10 Ngk Spark Plug Co Ltd Air learning method for oxygen sensor
JP2011226460A (en) * 2010-04-01 2011-11-10 Ngk Spark Plug Co Ltd Air learning method for oxygen sensor
JP2019162500A (en) * 2016-01-05 2019-09-26 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド Clothing treatment apparatus equipped with heat pump module
WO2019098794A1 (en) * 2017-11-20 2019-05-23 엘지전자 주식회사 Outdoor unit of gas heat pump system
US11231184B2 (en) 2017-11-20 2022-01-25 Lg Electronics Inc. Outdoor unit of gas heat pump system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3452030B2 (en) Vehicle air conditioning controller
US6192678B1 (en) Secondary air supply control system for internal combustion engine
US9194356B2 (en) Stop control system for internal combustion engine
JPH08326536A (en) Control device for motor-driven fan for cooling in cooling device for engine
JP2002120551A (en) Air conditioner control device for vehicle
JP2004285836A (en) Engine drive heat pump provided with total region air-fuel ratio sensor
JP4576748B2 (en) Output control device for internal combustion engine
JP4223631B2 (en) Engine abnormality judgment method for multi-cylinder engine
JPH0949485A (en) Glow plug control device for engine
JPH10131792A (en) Lean combustion control method for internal combustion engine
JP3942111B2 (en) Lean combustion control method for multi-cylinder internal combustion engine
JP2001200760A (en) Stationary gas engine
JP2010247776A (en) Air-conditioning controller for vehicle
JP2001012293A (en) Misfire deciding method for multicylinder engine
JPH1122551A (en) Engine-driven heat pump device
JPH10141149A (en) Engine exhaust circulation controlling device
JP4265840B2 (en) Fuel control valve feedback control method
JPH10131795A (en) Lean combustion control method for internal combustion engine
JPH0615829B2 (en) Electronically controlled fuel injection device for internal combustion engine
JP5287510B2 (en) Gas heat pump engine controller
JP2003227415A (en) Operation control method for gas engine
JP6209837B2 (en) Engine-driven air conditioner
JPH08233401A (en) Engine driving type air conditioner
JP6070434B2 (en) Air conditioner
JP2005307825A (en) Deposit reduction device for intake valve

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050812

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060627

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20061005

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071128

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080903