JP2005307759A - 予混合圧縮自着火機関の運転方法及び予混合圧縮自着火機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予混合圧縮自着火機関の運転方法において、空燃比を把握し、安定な予混合圧縮自着火燃焼が可能な空燃比と吸気温度との関係を示すマップに基づいて空燃比がノッキング又は失火の発生する可能性がある変動をしているか否かを判断する。そして、空燃比がノッキング又は失火の発生する可能性がある変動をしている場合は、その値が目標機関回転速度で安定運転可能な範囲から逸脱するのを防止するため、前記マップに基づいて、吸気温度を調整する吸気温度調整手段を制御して吸気温度を調整する。
【選択図】 図5
Description
以下、本発明を定置式の予混合圧縮自着火機関に具体化した一実施形態を図1〜図5に従って説明する。図1は予混合圧縮自着火機関の概略構成図である。図2は予混合圧縮自着火燃焼(HCCI)可能な範囲を機関の回転速度及び負荷との関係で示すマップ、図3はHCCI可能な範囲を吸気温度と空燃比(A/F)との関係で示すマップ、図4はHCCI可能な範囲を吸気温度が140℃、160℃、180℃の場合の冷却水温及び空燃比との関係で示すマップである。図5は予混合圧縮自着火機関の運転制御を説明するフローチャートである。
制御装置12は、水温センサ40及び回転速度センサ41等の検出信号から機関本体11の運転状態を把握する。そして、出力設定手段37で設定された要求回転速度及び負荷を満たす状態で、予混合圧縮自着火燃焼運転が可能か否かを判断し、その判断結果に従って予混合圧縮自着火燃焼運転あるいは火花点火燃焼運転を行うように、目標回転速度及び負荷を演算する。そして、予混合圧縮自着火燃焼運転の場合は、その目標回転速度及び負荷に対応した適正な燃焼状態となるように、空燃比、吸気の加熱状態となるように、電磁制御弁29、スロットルモータ32及び三方弁34を制御する。また、火花点火燃焼運転の場合は、目標回転速度及び負荷に対応した適正な燃焼状態となるように、空燃比、吸気の加熱状態及び点火時期となるように、電磁制御弁29、スロットルモータ32、三方弁34及び点火プラグ42を制御する。制御装置12は、予混合圧縮自着火機関10の運転に際して、予混合圧縮自着火燃焼運転を優先的に行うように運転を行うが、要求負荷及び機関回転速度が予混合圧縮自着火燃焼が可能な範囲にない場合は、火花点火燃焼運転を行う。また、制御装置12は、暖機完了までは火花点火燃焼運転を行う。
(1)予混合圧縮自着火機関10は、空燃比を把握する負荷対応値把握手段と、吸気温度調整手段と、安定な予混合圧縮自着火燃焼が可能な空燃比と吸気温度との関係を示すマップM2が記憶されたメモリ39とを備えている。そして、負荷対応値把握手段により空燃比を把握し、空燃比がノッキングの発生する値になるのを防止するため、前記マップに基づいて、吸気温度を低くするように吸気温度調整手段を制御装置12で制御する。また、空燃比が失火の発生する値になるのを防止するため、前記マップに基づいて、吸気温度を高くするように吸気温度調整手段を制御装置12で制御する。従って、空燃比を変更して出力変更をする際、運転状態がノッキングの発生する状態や失火の発生する状態となるのを抑制することができる。また、所定の条件で運転中に何らかの原因で負荷や空燃比の変動が生じてもノッキングや失火が生じるのを抑制することができる。
○ 予混合圧縮自着火機関10は、必ずしも火花点火装置を備えず、予混合圧縮自着火燃焼のみを行う構成であってもよい。
○ 混合気は燃料が気体である必要はなく、霧状の液体であってもよい。
○ 可変動弁機構23,24としては、カムシャフトを使用してカムにより又はロッカアームを介して吸気弁あるいは排気弁を開閉作動させる公知のバルブタイミング可変機構を使用してもよい。なお、予混合圧縮自着火燃焼と火花点火燃焼とを円滑に行う制御が容易な予混合圧縮自着火機関であれば、可変動弁機構23,24がない構造であってもよい。
(1)請求項3に記載の発明において、前記安全度は、前記マップにおけるある空燃比又は機関負荷に対応する吸気温度の範囲の10%となるように設定されている。
(4)請求項2、請求項3及び前記技術的思想(1)〜(3)のいずれか一項に記載の発明において、前記燃焼室には点火装置が装備され、前記記憶装置には予混合圧縮自着火燃焼運転用のマップの他に、火花点火燃焼運転用のマップを備え、予混合圧縮自着火燃焼運転では要求負荷及び回転速度に対応できない場合は、火花点火燃焼運転が行われる。
Claims (3)
- 燃料と酸素含有ガスとの混合気を燃焼室においてピストンで圧縮して自着火燃焼させ、前記ピストンの往復運動を出力軸の回転運動とする予混合圧縮自着火機関の運転方法であって、
空燃比又は機関負荷を把握し、安定な予混合圧縮自着火燃焼が可能な空燃比又は機関負荷と吸気温度との関係を示すマップ又は関係式に基づいて予混合圧縮自着火燃焼運転が可能な領域であるか否かを判断し、前記空燃比又は機関負荷がノッキングの発生する可能性がある変動をしている場合は、その値が目標機関回転速度で安定運転可能な範囲から逸脱するのを防止するため、前記マップ又は関係式に基づいて、前記吸気温度を調整する吸気温度調整手段を制御して吸気温度が低くなるように調整し、前記空燃比又は機関負荷が失火の発生する可能性がある変動をしている場合は、その値が目標機関回転速度で安定運転可能な範囲から逸脱するのを防止するため、前記マップ又は関係式に基づいて、前記吸気温度を調整する吸気温度調整手段を制御して吸気温度が高くなるように調整する予混合圧縮自着火機関の運転方法。 - 燃料と酸素含有ガスとの混合気を燃焼室においてピストンで圧縮して自着火燃焼させ、前記ピストンの往復運動を出力軸の回転運動とする予混合圧縮自着火機関であって、
空燃比又は機関負荷を把握する負荷対応値把握手段と、
吸気温度調整手段と、
安定な予混合圧縮自着火燃焼が可能な空燃比又は機関負荷と吸気温度との関係を示すマップ又は関係式が記憶された記憶装置と、
吸気温度が、前記負荷対応値把握手段により把握された空燃比又は機関負荷における予混合圧縮自着火燃焼運転の可能な吸気温度の値域の上限値を上回った場合には、吸気温度を低くするように前記吸気温度調整手段を制御し、前記値域における下限値を下回った場合には、吸気温度を高くするように前記吸気温度調整手段を制御する制御手段と
を備えた予混合圧縮自着火機関。 - 前記マップは、予混合圧縮自着火燃焼が可能な吸気温度と、空燃比又は機関負荷との関係を示す領域の境界が安全度を見込んで設定されている請求項2に記載の予混合圧縮自着火機関。
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