JP2005519229A - 二元燃料エンジン制御 - Google Patents
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Abstract
Description
米国特許第6003478号は、空気取入れ、ディーゼル取入れ、排気ガス温度、及び油圧をモニタする二元燃料制御システムを開示している。パラメータの1つが不適当であるときにはエンジンは停止しないが、無負荷状態、低負荷状態、および過負荷状態ではガス供給を遮断することができる。
1 RPMと、
2 負荷と、
3 オプションとして、スロットル位置または路上速度と、
4 油圧及びエンジン温度の警告と、オプションとして排気温度の警告と、
5 クルーズ制御、マニュアル制御、ブレーキ、アイドリング、コールド・スタート、及び加速のうちの1又は複数のものを含む、車両及びエンジンの動作状態と
を検出する。
・一定のエンジン速度の定置の応用(発電装置(genset))、
・移動設備を含む、可変のエンジン速度の応用、
・機械式の燃料制御/メータリングを伴う自動車の応用(電子エンジン管理システムなし)、
・基本的な既存の電子エンジン管理システムを持つ自動車の応用、
・高度な既存の電子エンジン管理システムを持つ自動車の応用
である。
1. 負荷及びRPM(毎分回転数)に対する燃料要件の1セットのデータを発生するように、エンジンがモニタされ、
2. 制御システムが、エンジンのRPMおよび負荷をモニタして、これらを、記憶されたデータと比較することにより、適切なガス置換を決定する、
ようにする。
a)RPMを検出するための手段と、
b)負荷を検出するための手段と、
c)負荷及びRPMに対する燃料要件の1セットのデータのための記憶手段と、
d)エンジンの負荷及びRPMをモニタして、これらを記憶されたデータと比較することにより、適切なガス置換を決定する制御システムと
を含む。
a)エンジン負荷、RPM、噴射された燃料、空気入口温度、排気温度、排気ガス中の酸素又は二酸化炭素レベルを含むパラメータを、離散的な時間間隔で測定するための測定装置と、
b)前記の離散的な時間間隔の各々で測定装置により収集されたデータを記憶するための電子記憶手段と、
c)記憶されたデータを解析して、測定されたエンジン負荷及びRPM点のそれぞれに対して、それぞれのパラメータのデータ・テーブルを確立する手段と
を含む。
別の態様では、本発明は、重要なエンジン及びアプリケーションの動作パラメータを取得する情報フィードバック・システムを提供する。この情報を、即座にオペレータへフィードバックして、改善されたエンジン制御において支援を行い、且つ/又は、離散的な時間間隔でサンプリングして後のダウンロード及び解析のために記憶することができる。情報フィードバック・システムは下記のものを含む。
c)選択されたパラメータ値をオペレータへ即座にフィードバックするための表示装置、及び/又は、必要に応じて、聴覚/触覚装置オプション。
情報フィードバック・システムにより生成されたデータを解析して、エンジン/車両の全体的性能を特定することができる。この解析は、排出を特定し、ログした駆動サイクル・データを負荷プロファイルの形に変換しすることを含み、ここでは、すべてのエンジン負荷/RPM点で消費される時間が、例えばヒストグラム若しくは度数多角形/多面体を用いて、プロットされる。
本発明の好ましい応用は、定置又は自動車での応用におけるディーゼル・エンジンに対するものである。本発明は、ガス、通常はプロパン・ガス又は天然ガスを、ディーゼル・エンジンへのエア・チャージに導入して、ディーゼル燃料の一部と置換することにより、これらのエンジンを二元燃料モードで最適に動作させることができる。図1に示すように、本発明のシステムは、各々がサブシステムを有する4つの連結されたシステムを含む。4つのシステムは、
・制御システム、
・情報フィードバック・システム、
・解析システム、
・プログラミング・システム
である。
・一定エンジン速度の定置の応用(発電装置)、
・移動設備を含む可変エンジン速度への応用、
・既存のエンジン管理システムのない自動車への応用、
・基本的な既存のエンジン管理システムを持つ自動車への応用、
・高度な既存のエンジン管理システムを持つ自動車への応用
である。
・路上速度、
・排気温度、
・車輪ブレーキ、
・エンジン・ブレーキ、
・クラッチ、
・クルーズ制御のための設定、レジューム、惰走、及び加速、
・ガス圧及びガス温度、
・エンジンのRPM、
・スロットル位置
を処理する信号調整装置を組み込む。
・路上速度、
・排気温度、
・ガス圧、
・エンジンのRPM
に必要とされる。
この状態制御装置サブシステムは、限界検出器からの信号と、車輪ブレーキ、エンジン・ブレーキ、クラッチ、設定及びレジューム・クルーズ等の他の入力信号を受ける。状態制御装置は、この情報を用いて、エンジン/車両の現在の動作状態を決定する。考慮され得る動作状態のセットは、
・始動、
・アイドリング、
・マニュアル、
・クルーズ、
・ブレーキ、
・故障
である。
自動車調整機に連結する既存の機械式スロットル・リンク装置が、スロットル位置センサ、スロットル信号処理チェーン(本発明の制御システムのサブセット)、及び電動式スロットル・アクチュエータを組み込む電子リンク・システムに置換される。
本発明の制御システムは、既存のECU命令負荷及びエンジンRPMパラメータへアクセスし、そのデータを用いて、命令ガス出力信号を決定し、上記で詳細に述べた方法を用いて、所要のガス流を求める。
本発明の情報フィードバック・システムが図9に示され、このシステムは、制御システムとインターフェースし、詳細に後述するように、自身のサブシステムを含む。この情報フィードバック・システムは、エンジンの操作者又は車両の運転者に、非効率的な動作を即座に特定して適切な動作行動へ変更する能力を提供する。システムは、現在の経済的性能及び排出性能を直接的な視覚によりフィードバックし、これは、触覚又は聴覚フィードバックにより補足が可能である。
この即時的なフィードバックに加えて、情報フィードバック・システムはまた、履歴性能を直接表示することと、リモート及びオフラインの履歴性能解析及び報告のために標準のケーブル又はモデムによりダウンロードすることとの双方のために、指定及び/又は選択されたパラメータを不揮発性メモリに記録する。
エンジン系統については、
・マッピング、
・スロットル/RPM対負荷関数、
・ステップ応答、
・経済的及び環境的性能の最適化
である。
・履歴動作データの、統計的グラフ又は面への変換、
・履歴性能の近似、
・性能の予測、
・性能の比較、
・視覚化及び報告
である。
解析システムは、これらの統計グラフ又は面を、マッピングされたエンジン関数モデルへ適用して、履歴性能の近似に到達する。下記のことのために、性能を、マッピングされたエンジン関数モデルへ適切な統計的な負荷/RPMグラフ又は面を適用することにより、予測しすることがでる。
・特定の応用が、統計面又は負荷プロファイルの任意の定義された範囲で動作する場合に、その特定の応用のための仮定の二元燃料性能を予測すること。
・履歴のディーゼルのみの動作データ、例えば、その応用に対しての負荷、RPM、及び燃料消費量などを、同様のエンジンの記憶された関数モデルへ適用することにより、二元燃料動作のときの環境的結果及び経済的結果がどのようであろうかを予測すること。
上記で詳述したエンジン系統解析のプロセスの結果は、マッピングされたエンジン系統ごとに、且つ必要に応じて、その系統内の異なるエンジン容量及び/又は構成オプションのサブセットについて、総称的システム設定のライブラリへとフォーマットされる。
プログラミング装置はまた、エンジン又は応用構成の小さな変化に応じて、総称的設定を変更又は微調整するためのツールを含む。
当業者は、本発明の概念を逸脱することなく種々の方法で本発明を実施することができることを理解するだろう。本発明は、ある範囲のタイプのディーゼル・エンジンに適用可能であり、ディーゼルのガス置換は、エンジン又は車両の性能に影響を与えることなく行われ、燃料の経済性を改善させ、且つ環境的な排出物質を改善させる。
Claims (13)
- 二元燃料ディーゼル・エンジンへのガスの付加を制御する方法であって、
a)負荷及びRPMに対する燃料要件のデータの組を発生するように、エンジンがモニタされ、
b)前記制御システムが、前記エンジンの前記負荷及びRPMをモニタして、前記負荷及びRPMを記憶された前記データと比較して適切なガス付加を決定する、
方法。 - 請求項1に記載の方法であって、ガスの量が、ディーゼル燃料により供給される前記エネルギーの一部に置き換えられるように、出力負荷の関数として算出される、方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、定置エンジンに適用され、調整機出力信号を用いて瞬時負荷を導き出し、その測定値を用いて前記ガスの置換を決定する、方法。
- 請求項1ないし3の何れかに記載の方法であって、前記燃料要件のデータの組が、負荷及びRPMの値のセットごとに、最適なガスの置換を確立する、方法。
- 車両の二元燃料ディーゼル・エンジンへガスを付加するための制御システムであって、
a)RPMを検出するためのセンサと、
b)エンジン負荷を検出するためのセンサと、
c)警告を発するための油圧センサ及びエンジン温度センサと、オプションとして排気温度警告センサと、
d)クルーズ制御センサ、マニュアル制御センサ、ブレーキ・センサ、アイドリング・センサ、コールド・スタート・センサ、及び加速センサのうちの1又は複数のものを含む、前記車両及び前記エンジンの前記動作状態を検出するためのセンサと、
e)オプションとして、スロットル位置センサ又は路上速度センサと
を含む制御システム。 - 二元燃料ディーゼル・エンジンにおいてディーゼルをガスに置換するための制御システムであって、
a)RPMを検知または導出する手段と、
b)負荷を検知または導出する手段と、
c)負荷及びRPMに対する燃料要件のデータの組のための記憶手段と、
d)前記エンジンの前記負荷及びRPMをモニタして、前記負荷及びRPMを記憶された前記データと比較して適切な前記ガスの置換を決定する制御システムと
を含む制御システム。 - 請求項6に記載のガスに置換するための制御システムであって、高度な電子エンジン管理システムを有するエンジンのためのものであり、RPM及び負荷を検出又は導出する前記手段が、前記高度な電子エンジン管理システムの一部である、制御システム。
- 請求項6に記載の制御システムであって、クルーズ制御、マニュアル制御、ブレーキ、アイドリング、コールド・スタート、及び加速のうちの1又は複数のものを含む、前記車両及び前記エンジンの動作状態を検出するための手段を更に含む、制御システム。
- 請求項5又は6に記載の制御システムであって、前記車両がブレーキ中でないとき、アイドリング中でないとき、およびスロットルが完全に踏み込まれていないときにのみ、ディーゼル燃料をガスに置換する、制御システム。
- エンジンの改善された制御を支援するために前記エンジンの性能を解析するシステムであって、
a)エンジン負荷、RPM、噴射された燃料、空気入口温度、排気温度、排気ガス中の酸素又は二酸化炭素レベルを含むパラメータを、離散的な時間間隔で測定するための測定装置と、
b)前記離散的な時間間隔の各々で、前記測定装置により収集されたデータを記憶するための電子記憶手段と、
c)記憶された前記データを解析して、それぞれの測定されたエンジン負荷及びRPMの点に対するそれぞれのパラメータについてのデータ・テーブルを確立する手段と
を含むシステム。 - 請求項10に記載のシステムであって、画像ソフトウェアを用いて、それぞれのパラメータに対する前記データの組を、負荷及びRPMに対してプロットされた3次元面として表す、システム。
- 二元燃料エンジンのガスの置換を管理するシステムであって、
a)付加するガスの量と、低減するディーゼル燃料の量とを連続的に制御する制御システムと、
b)現在及び履歴のエンジン動作パラメータの、測定及び/又は導出された表現を記録及び/又は表示する情報フィードバック・システムと、
c)それぞれのエンジン系統に対して、負荷及びRPMの範囲の全体にわたって、ディーゼルのみの動作特性及び二元燃料の動作特性を、前記情報フィードバック・システムから特定する解析システムと、
d)それぞれのエンジン系統に対して前記解析システムにより生成されたデフォルト制御システム動作パラメータ・プログラムのライブラリを含むプログラミング・システムと
を備えるシステム。 - 請求項12に記載のシステムであって、前記情報フィードバック・システムが、燃料消費量及び排気排出のデータを含むデータを収集し、該データを前記解析システムが用いて、負荷/速度の範囲の全体にわたって最適な経済的性能及び/又は環境的性能を達成するように、燃料の付加を最適化するための前記制御システムのためのプログラムを生成する、システム。
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