JP2007032578A

JP2007032578A - 内燃機関の運転制御装置

Info

Publication number: JP2007032578A
Application number: JP2006299173A
Authority: JP
Inventors: Jun Saito; 藤準斉; Toru Matsui; 井徹松; Teruhiro Sakurai; 井輝浩桜
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】発熱量の異なる複数種類の気体状の燃料を混合し供給される内燃機関の不適正な燃焼状態のノッキングに対処する運転制御装置を提供する。
【解決手段】複数種類の気体燃料（Ｇ１〜Ｇ４）が複数の燃料弁（５Ａ〜５Ｄ）を介してタンク（４）に供給・混合されて当該内燃機関（１）に供給されるとともに、内燃機関の不適正な燃焼状態のノッキングの発生を検出する筒内圧センサ（１３）或いはノックセンサ（１４）からなる検出手段と、該検出手段によりノッキングが検出された際に、前記燃料弁を制御して発熱量の高い燃料の割合を減少し且つ発熱量の低い燃料の割合を増加するか、或いは、燃料噴射時期を遅角する制御手段（８Ａ）とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として気体状の発熱量が異なる複数種類の燃料をその混合割合を選択して使用する内燃機関の運転制御装置に関する。

内燃機関に、例えばバイオマス燃料や合成燃料などの組成や発熱量の異なる燃料を、主として気体状の石油燃料と混合して供給し、運転する場合に、その混合燃料の組成に対応して調整制御する必要がある。そして、これらの燃料のうちその一部が継続的に均一な組成、あるいは所定量の供給がなされない場合には、不適正な燃焼状態が発生することがあり、一定の制御では良好な運転状態を維持できない。
内燃機関においてノッキングが発生した際に点火時期を変更する技術は特許文献１に記載されている。しかしながら、気体状の発熱量が異なる複数種類の燃料を選択して使用する内燃機関においてはこの公知技術は充分ではない。
特開平３−１６４５３８号公報

例えばバイオマス燃料等は、継続的に同一組成で所定量の供給が困難な場合があり、そこで本発明では、発熱量の異なる２種類以上の主として気体状の燃料を混合し供給される内燃機関において、燃料組成などの変化に基づく不適正な燃焼状態であるノッキングに対処する運転制御装置を提供することを目的としている。

本発明の内燃機関の運転制御装置は、発熱量が異なる複数種類の気体燃料を混合した燃料を用いる内燃機関の運転制御装置において、前記複数種類の気体燃料（Ｇ１〜Ｇ４）が複数の燃料弁（５Ａ〜５Ｄ）を介してタンク（４）に供給・混合されて当該内燃機関（１）に供給されるとともに、当該内燃機関の不適正な燃焼状態のノッキングの発生を検出する筒内圧センサ（１３）或いはノックセンサ（１４）からなる検出手段と、該検出手段によりノッキングが検出された際に、発熱量の高い燃料の割合を減少し且つ発熱量の低い燃料の割合を増加する制御手段（８Ａ）とを有する。

本明細書において、「発熱量」なる文言は、気体燃料の場合、容積（Ｎｍ３）当たりの低位発熱量をいうものとする。

本発明は、上記した構成によって不適正な燃焼であるノッキングが発生した際に、発熱量の高い燃料と低い燃料との混合割合あるいは噴射時期を変更し、適正状態の燃焼に復帰するように制御が行われる。

本発明は、以上のように構成され、以下の効果を奏するものである。
（１）複数種類の主として気体状の燃料を混合して供給し内燃機関を運転する場合に、その燃料組成の変化などに起因して不適正な燃焼であるノッキングが運転中に発生しても、その不適正な状態を検出して燃料混合割合（あるいは噴射時期）を変更し正常な運転状態へ復帰させることができる。
（２）したがって、例えばバイオマス燃料のように継続的に一定した組成や量の供給が困難な場合であっても、問題を最小限にして運転を継続することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、気体状燃料（以下、燃料ガス、あるいは単に燃料と記す）を燃料とする内燃機関（以下、エンジンと記す）１の吸気系２には、スロットル弁６およびミキサ３が介装されている。

そのミキサ３には、燃料タンク４から、混合ガスＧが供給されて空気Ａと混合されエンジン１に供給されている。

燃料タンク４には、図示例では４種のそれぞれ発熱量の異なる燃料ガスＧ１〜Ｇ４が燃料弁５Ａ〜５Ｄを介して供給され、各燃料弁５Ａ〜５Ｄは制御装置８Ａによって開度が制御され、タンク４の混合ガスＧの混合割合が調整されている。なお、符号７は、点火手段である点火栓を示している。

符号１３は、シリンダ内の圧力を検出する筒内圧センサを示し、制御装置８Ａに接続されている。そして、制御装置８Ａからは、各燃料弁５Ａ〜５Ｄの開度、および点火手段である点火栓７の点火時期が制御されている。

また、符号１４は、例えば加速度センサで構成されるノックセンサを示し、制御装置８Ａに接続され、前記筒内圧センサ１３とは、いずれかその一方が設けられ、ノッキングの判定ができるように構成されていればよい。

次に、図２に示すフローチャートを参照し、制御装置８Ａによる運転制御方法を説明する。
まず、ステップＳ１Ａにおいて、筒内圧センサ１３からシリンダ内圧力が、あるいはノックセンサ１４からノッキングが検出されて制御装置８Ａに信号が送信される。そして、制御装置８Ａでは、シリンダ内圧力またはノックセンサの信号を解析し、ノッキングが発生したか否か判断する（ステップＳ２Ａ）。

ノッキングと判定されたら、ステップＳ３Ａに進み、高発熱量の燃料（例えばＧ１）の燃料弁（５Ａ）の開度を狭め、低発熱量の燃料（例えばＧ２）の燃料弁（５Ｂ）の開度を広げる。あるいは、点火栓（点火手段）７の点火時期を遅らせる。

そして、ステップＳ１Ａに戻り、ノッキングが解消したか（ステップＳ２Ａで）判定する。

また、ステップＳ２Ａの判定でノッキングがＮｏと判定されれば、ステップＳ４Ａでは各燃料弁（５Ａ〜５Ｄ）の開度、または点火時期をそのまま維持する。以下、ステップＳ１Ａからの制御を繰り返し、不適正な燃焼に対処する。

なお、ここでの説明では、点火手段７として点火栓を用いた例を示しているが、液体燃料を噴射弁からパイロット噴射を行って着火させるガスディーゼル機関（パイロット噴射ガス機関）であっても同様で、噴射時期を遅角し、着火を遅らせる。

上記のように、本発明によれば、不適正な燃焼であるノッキングが発生した際に、それぞれセンサ（１３，１４）により検出し、燃料タンク４に供給混合される発熱量の高い燃料と低い燃料との混合割合を燃料弁５Ａ〜５Ｄの開度の制御によって変更し（あるいは点火手段７の噴射時期を変更し）、適正状態の燃焼に復帰するように制御が行われる。

本発明の１実施形態を示す構成図。図１の実施形態の制御方法を説明するフローチャート。

符号の説明

１・・・エンジン
２・・・吸気系
３・・・ミキサ
４・・・燃料タンク
５Ａ、５Ｂ、・・・燃料弁（流量調整弁）
６・・・スロットル弁
７・・・点火手段
８・・・制御装置
９・・・排気系
１３・・・筒内圧センサ
１４・・・ノックセンサ

Claims

発熱量が異なる複数種類の気体燃料を混合した燃料を用いる内燃機関の運転制御装置において、前記複数種類の気体燃料（Ｇ１〜Ｇ４）が複数の燃料弁（５Ａ〜５Ｄ）を介してタンク（４）に供給・混合されて当該内燃機関（１）に供給されるとともに、当該内燃機関の不適正な燃焼状態のノッキングの発生を検出する筒内圧センサ（１３）或いはノックセンサ（１４）からなる検出手段と、該検出手段によりノッキングが検出された際に、発熱量の高い燃料の割合を減少し且つ発熱量の低い燃料の割合を増加する制御手段（８Ａ）、とを有することを特徴とする内燃機関の運転制御装置。