JP2005069097A - 予混合圧縮自着火式ガスエンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各燃焼室11に供給する混合気に排気ガスを混合するEGR管4と、エンジン1の回転速度の変動から各気筒のトルクを求めるトルク演算手段(電磁ピックアップ13等)と、各気筒の筒内圧力を検出する筒内圧力センサ14を設け、前記トルクの演算値に基づいてガスインジェクタ27を制御して各気筒の燃焼室11への燃料ガスのガス供給量を制御するとともに、筒内圧力の検出値に基づいて前記混合気に混合するEGR量を制御することで、各気筒間におけるトルクを均等に制御した上で、各気筒の最高筒内圧力を許容値以下に抑える。
【選択図】図1
Description
本発明によれば、排気弁の閉時期をTDCよりも早くして、未燃のHCとホルムアルデヒドを燃焼室内に閉じ込めるように構成しているので、メタンの低温酸化反応が促進されて自己着火温度が低減する。これにより、HCCI成立温度を低くすることが可能となり、機関出力を高めることができる。
図1は本発明の実施形態の構成図である。
まず、図2に示すように、エンジン回転速度の変動は、燃焼変動(気筒内圧力の変動)と相関関係にあり、エンジン回転速度の変動値を検出することにより、各気筒間における燃焼変動つまり各気筒間におけるトルクの変動を求めることができる。このような点を利用して、この実施形態では、エンジン1に配置した電磁ピックアップ13の出力パルスに基づいてエンジン回転速度の変動値を演算し、その回転速度の変動値から各気筒のトルクを推定する。
前記したトルクの演算値(推定値)に基づいて、各気筒のガスインジェクタ27を制御して、全ての気筒のトルクが均等となるように各燃焼室11への燃料ガスGのガス供給量を調整する。このようなガス供給量制御と同時にEGR量制御を行う。
まず、HCCI式のガスエンジンにおいて、高出力化を達成するには、HCCI成立温度を低くすることが有効であり、その方法の1つとして、メタンの低温酸化反応を促進する物質であるホルムアルデヒド(OHラジカル)を混合気に含ませる方法が考えられる。
まず、図16に示すように、火花点火式単室式の内燃機関では、運転可能な領域が空気過剰率で0.9〜1.7の範囲であるのに対し、HCCI式の内燃機関では、運転可能な領域が2.5〜3.0(空気過剰率)と狭い範囲であるため、安定な運転状態を維持することが難しいという欠点がある。
図1に示したエンジン1において、失火が発生している場合は、吸気弁閉時期の直前にガスインジェクタ27を開いて燃料ガスGを燃焼室11に噴射する。このように、吸気弁閉時期の直前にガス噴射を行うと、前記したように混合気が層状化するので運転範囲が広がって失火限界を広がる。
図1に示したエンジン1において、ノッキングが発生している場合は、吸気弁開時期の直前にガスインジェクタ27を開いて燃料ガスGを燃焼室11に噴射する。このように、吸気弁開時期の直前にガス噴射を行うと、前記したように混合気が均一な状態となるので、運転範囲が広がってノッキング限界が広がる。
前記した<実施形態1>では、ラジエータ冷却水(高温水)を用いて混合気を加熱しているが、この実施形態では、排気ガスの排熱を利用して混合気の加熱を行う点に特徴がある。その具体的な構成を図7を参照しながら説明する。
図8は本発明の別の実施形態の要部構成を示す図である。
11 燃焼室
12 点火プラグ
13 電磁ピックアップ
14 筒内圧力センサ
15 ノッキングセンサ
16 吸気弁
17 排気弁
2,102 吸気管
20 燃料ガス供給管
21 エアフィルタ
22 スロットル
23 ヒータ
24 吸気温度センサ
25 制御バルブ
26 レギュレータ
27 ガスインジェクタ
3,103 排気管
31,131 酸化触媒
32 リーンバーンセンサ
4 EGR管
41 制御バルブ
42 クーラ
43 EGR温度センサ
5 コントローラ
6,60 循環配管
61 熱交換器(吸気管側)
62 熱交換器(排気管側)
63 制御バルブ
7 過給機
71 タービン
72 コンプレッサ
8 インタークーラ
81 制御バルブ
A 空気
G 燃料ガス
Claims (7)
- 複数の気筒を有し、燃料ガスと空気とを予め混合した混合気を前記複数の気筒の各燃焼室にそれぞれ供給して、その各燃焼室内で混合気を圧縮自着火させる方式のガスエンジンにおいて、各燃焼室に供給する混合気に排気ガスを混合するEGR手段と、エンジン回転速度の変動から各気筒のトルクを求めるトルク演算手段と、各気筒の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段とを備え、前記トルクの演算値に基づいて各気筒の燃焼室への燃料ガスのガス供給量を制御するとともに、前記筒内圧力の検出値に基づいて前記混合気に混合するEGR量を制御するように構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
- 燃料ガスと空気とを予め混合した混合気を燃焼室に供給し、その燃焼室内で混合気を圧縮自着火させる方式のガスエンジンにおいて、排気管及び吸気管にそれぞれ熱交換器を設け、それら排気管の熱交換器と吸気管の熱交換器との間において熱媒体を循環させることにより前記混合気を加熱するように構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
- 燃料ガスと空気とを予め混合した混合気を燃焼室に供給し、その燃焼室内で混合気を圧縮自着火させる方式のガスエンジンにおいて、排気管に配置されたタービンと吸気管に配置されたコンプレッサからなる過給機が設けられているとともに、その過給機のコンプレッサの入口に排気ガスを戻すEGR流路が形成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
- 前記過給機のタービンの上流側の排気管を静圧配管とするとともに、そのタービン上流側の排気管内に酸化触媒を設けたことを特徴とする請求項3記載の予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
- 燃料ガスと空気とを予め混合した混合気を燃焼室に供給し、その燃焼室内で混合気を圧縮自着火させる方式のガスエンジンにおいて、排気弁をピストンがTDCに達する前に閉じることにより、未燃のHCとホルムアルデヒドを燃焼室内に閉じ込めるように構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
- 燃料ガスと空気とを予め混合した混合気を燃焼室に供給し、その燃焼室内で混合気を圧縮自着火させる方式のガスエンジンにおいて、前記燃焼室に連通する吸気管に燃料ガスを噴射するガスインジェクタを備え、失火が発生している場合、吸気弁閉時期の直前に前記ガスインジェクタから燃料ガスを噴射するように構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
- 燃料ガスと空気とを予め混合した混合気を燃焼室に供給し、その燃焼室内で混合気を圧縮自着火させる方式のガスエンジンにおいて、前記燃焼室に連通する吸気管に燃料ガスを噴射するガスインジェクタを備え、ノッキングが発生している場合、吸気弁開時期の直前に前記ガスインジェクタから燃料ガスを噴射するように構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式ガスエンジン。
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