JP2006105161A - 副室式ガス機関の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気筒内に形成する燃焼室Eaを燃焼主室と燃焼副室とにより構成し、スロットル5の下流側の給気通路3に対して、電子制御式の主室用燃料ガス噴射装置I1により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置I2よりチェックバルブ6を介して燃料ガスを供給する構造とした副室式ガス機関において、負荷投入時の給気加圧方法として、ノッキングの検出を基に、該主室用燃料ガス噴射装置I1の噴射期間を拡大するとともに、該副室用燃料ガス噴射装置I2の噴射期間を短縮し、ウエストゲート7を全閉し、スロットル5を全開する。
【選択図】図1
Description
気筒内に形成する燃焼室Eaを燃焼主室と燃焼副室とにより構成し、該燃焼主室と過給機Tとの間にて、給気通路3と排気通路4とを連結し、該排気通路4と該過給機Tの排気放出管2との間にウエストゲート7を介設し、該給気通路3にはスロットル5を介設し、該スロットル5の下流側の給気通路3に対して、電子制御式の主室用燃料ガス噴射装置I1により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置I2よりチェックバルブ6を介して燃料ガスを供給する構造とした副室式ガス機関において、負荷投入時の給気加圧方法として、ノッキングの検出を基に、該主室用燃料ガス噴射装置I1の噴射期間を拡大するとともに、該副室用燃料ガス噴射装置I2の噴射期間を短縮し、ウエストゲート7を全閉し、スロットル5を全開するものである。
まず、給気としての希薄混合気は、給気通路におけるスロットル下流側に燃料を供給することにより形成することとしたので、過給機は、空気のみ過給することとなり、更に、ウエストゲートを設けることによって、排気側のブースト圧力を低減でき、過給機の負担が低減する。そして、空気のみを通過させるので、スロットルにおける圧力損失も低減する。また、ウエストゲートによる排気側圧力の低減は、排気中のNOX 低減効果も奏する。そして、燃料ガスは、燃料ガス噴射装置にて噴射させるものとしたので、特に燃焼副室において、チェックバルブの作動圧力が増し、チェックバルブの作動不良を解消できる。
また、一方で、このように燃焼主室内の燃料ガス濃度を高めることによる燃焼副室内の燃料ガスの濃度が上昇するのに対処し、副室用燃料ガス噴射装置の噴射期間を短縮することで、燃焼副室における燃料ガス濃度の過剰化を防止し、点火プラグにおける失火を回避することが出来るのである。
図1は副室式ガス機関の基本制御システムを示す図、図2は図1図示の副室式ガス機関の基本制御システムにおける負荷の大きさに対応しての給気圧力設定とスロットルとウエストゲートの作動について示す図で、(a)は負荷の大きさに対応する給気圧力設定を示す図、(b)は負荷の大きさに対応するスロットル開度を示す図、(c)は負荷の大きさに対応するウエストゲート開度を示す図、図3は同じく基本制御システムにおけるスロットルとウエストゲートの作動による給気圧力制御の流れ図、図4は同じく基本制御システムにおける負荷の大きさに対する主室・副室用燃料ガス噴射装置への燃料ガス供給圧力と給気圧力との相関を示す図、図5は同じく基本制御システムにおける燃料ガス供給圧力制御の流れ図、図6は同じく基本制御システムにおける調速制御の流れ図、図7は副室式ガス機関における燃料ガスの主室用・副室用レギュレーターを給気圧力抽出に基づくものとした場合の制御システムを示す図、図8は同じく負荷遮断時に対処すべく、主室用・副室用燃料ガス通路間にバイパス通路を設けた場合の制御システムを示す図、図9は図8図示の制御システムを用いての負荷遮断時における各種の制御操作手順を示すタイムスケジュール図、図10は副室式ガス機関における負荷投入時に対処すべく、ノンキングセンサを設けた場合の制御システムを示す図、図11は図10図示の制御システムを用いての負荷投入時における各種の制御操作手順を示すタイムスケジュール図である。
前記の従来技術を図示する図12における符号と同一の符号は、同一の部材を示す。本発明においては、調速制御、給気圧力及び燃料ガス圧力の制御を電子制御にて行うものであって、コントローラーCを設け、従来と同様に、検出手段として、エンジンEには目標機関回転数検出のための角度センサS1を、また、実際機関回転数検出のための上死点センサS2を設けており、また、スロットル5の下流側の給気通路3に給気圧力センサS3を設けている。そして、更に、図1において、エンジンEには、負荷検出手段としての出力センサS4を設け、また、給排気タイミングに関係するカムタイミングセンサS5を設けている。
まず出力センサS4にて機関出力を読み込み、負荷検出を行う。その一方、給気圧力センサS3にて、スロットル5下流側の給気通路3内における実際の給気圧力を検出する。負荷の大きさに伴う給気圧力の設定マップは、図2(a)の給気圧力設定グラフαの如く、コントローラーCに記憶されており、出力センサS4の検出値をこのマップに照合して、目標給気圧力を読み込み、これと、給気圧力センサS3による実際の給気圧力値とを比較し、調圧制御を行う。この調圧手段は、給気圧力が大気圧力未満であれば、スロットル5の開度調整による(ウエストゲート7は全開状態)ものであり、給気圧力が大気圧力以上であれば、ウエストゲート7の開度調整による(スロットル5は全開状態)ものである。こうして給気圧力センサS3の検出する実際の給気圧力が目標の給気圧力に一致すると、スロットル5またはウエストゲート7の作動を停止する。
角度センサS1にて、目標機関回転数を読み込み、一方、上死点センサS2にて、実際の機関回転数を読み込む。これをコントローラーCに入力して、主室用燃料ガス噴射装置I1の噴射期間を計算し、実際の機関回転数が目標機関回転数と異なる場合には、主室用燃料ガス噴射装置I1の噴射期間を変更し、目標機関回転数に一致させるのである。
まず図8図示の如く、構成の上では、主室用・副室用レギュレーターR1・R2はI/Pレギュレーターを使用しており、図1、図4及び、図5図示の如く、負荷検出による電子制御にて燃料ガスを調圧する制御システムを用いている。更に、主室用レギュレーターR1・主室用燃料噴射装置I1間の燃料ガス通路と、副室用レギュレーターR2・副室用燃料噴射装置I2間の燃料ガス通路とを、バイパス通路10にて連結し、バイパス通路10には、主室用燃料ガス通路から副室用燃料ガス通路への燃料ガス流通のみを可能とする開閉弁であるガスバイパス弁11を介設している。
エンジンEの出力軸に、クラッチを介して負荷装置(発電機等)を連結している場合に、クラッチを離間した状態を負荷遮断というのであるが、この負荷遮断時には、急激に低負荷になる。もしも高負荷状態から負荷を遮断した場合、図1乃至図6図示の制御システムを用いている関係で、スロットル5は全開状態でウエストゲート7を閉操作した状態から、急速にウエストゲート7を全開し、スロットル5を閉じるという動作に移るが、これらの作動は時間がかかり、急激な給気圧力の昇圧を抑えきれず、機関回転数が急激に高まり、機関の破損にも繋がりかねない。この機関回転数の上昇はできるだけ抑えなければならない。
Ea 燃焼室(燃焼主室及び燃焼副室)
R1 主室用レギュレーター
R2 副室用レギュレーター
I1 主室用燃料ガス噴射装置(インジェクター)
I2 副室用燃料ガス噴射装置(インジェクター)
T 過給機
Ta ブロア
Tb タービン
IC インタークーラー
C コントローラー
S1 角度センサ
S2 上死点センサ
S3 給気圧力センサ
S4 出力センサ
S5 カムタイミングセンサ
S6 ノッキングセンサ
1 外気導入管
2 排気放出管
3 給気通路
4 排気通路
5 スロットル
6 チェックバルブ
7 ウエストゲート
8 ガスフィルター
9 バランシングライン
10 バイパス通路
11 ガスバイパス弁
Claims (1)
- 気筒内に形成する燃焼室Eaを燃焼主室と燃焼副室とにより構成し、該燃焼主室と過給機Tとの間にて、給気通路3と排気通路4とを連結し、該排気通路4と該過給機Tの排気放出管2との間にウエストゲート7を介設し、該給気通路3にはスロットル5を介設し、該スロットル5の下流側の給気通路3に対して、電子制御式の主室用燃料ガス噴射装置I1により燃料ガスを供給し、希薄混合気を形成するとともに、該燃焼主室に連通状に形成された点火用の燃焼副室に対して、副室用燃料ガス噴射装置I2よりチェックバルブ6を介して燃料ガスを供給する構造とした副室式ガス機関において、負荷投入時の給気加圧方法として、ノッキングの検出を基に、該主室用燃料ガス噴射装置I1の噴射期間を拡大するとともに、該副室用燃料ガス噴射装置I2の噴射期間を短縮し、ウエストゲート7を全閉し、スロットル5を全開することを特徴とする副室式ガス機関の制御方法。
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