JP2008050967A - 火花点火式エンジンのノッキング回避方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】火花点火式エンジンのノッキング回避方法において、エンジンは点火時期変更装置と、EGR装置を備えており、前記点火時期変更装置により、所定周期で点火時期の進角と遅角とを繰り返すと同時に、EGR装置の開閉バルブを緩やかに開くことにより、点火時期のクランク角度の変更幅の略中心の点火時期が、目標点火時期に近づくように制御する。好ましくは、EGR装置の開閉バルブの開度を所定のリミッター値で制限し、該リミッター値において、ノッキング強度が略閾値になるように前記変更幅の中心の点火時期を制御する。
【選択図】図3
Description
図1は、火花点火式ガスエンジン1の配管略図であり、たとえば、コジェネーレーション用ガスエンジンあるいはヒートポンプ用ガスエンジンである。この図1において、エンジン本体1の燃焼室2には、点火プラグ3が設けられると共に、吸気口5及び排気口6がそれぞれ吸気弁及び排気弁を介して開口し、吸気口5には吸気通路8が接続し、排気口6には排気通路9が接続されている。
燃料タンク25内には、第1の燃料ガス(たとえばメタンガス)と、該第1の燃料ガスよりも理論空気量が少ない第2の燃料ガス(たとえばプロパンガス)と、を混合してなる混合燃料ガス60が貯留されている。燃料タンク25からの混合燃料ガス60を、レギュレータ24により調節し、空燃比制御バルブ23の開度調節により、空気と混合して空燃比λを決定する。空燃比λが決定された混合燃料ガスは、燃料ガス通路22を通り、ベンチュリーミキサー15において空気(吸気)と混合される。空気と混合後の混合燃料ガスは、スロットル弁16により吸気量を制御された後、燃焼室2に供給され、点火プラグ3により点火され燃焼される。
図4は、図1のEGR管32から吸気通路8に供給されるEGR量と、燃焼室2内(筒内)の圧縮端温度との関係を示しており、一定のEGR量の範囲内においては、EGR量(低い温度)が増大すると、吸気内の水及びCO2が増加し、混合燃焼ガスの比熱が増大するため、筒内の圧縮端温度が低くなる傾向がある。すなわち、比熱比は酸素が1.396、窒素が1.402であるのに対し、水蒸気が1.33、CO2が1.30であり、圧縮端温度は、比熱比が大きくなる程低くなるので、低い温度のEGR量が増大して、水蒸気及びCO2の割合が大きくなれば、圧縮端温度は低くなる。そして、ノッキングは、圧縮端温度が低いほど発生しにくくなるので、EGR(低温の場合)を使用すると、ノッキングがしにくくなることが分かる。ただし、EGR温度が高い場合には、EGR量が増大すると、圧縮端温度は上昇し、ノッキングし易くなる。したがって、EGR温度の変化によって、ノッキングしにくいEGR率は変化する。
図5は、縦軸がノッキング強度、横軸がEGR装置の開閉バルブ33の開度(EGR量)であり、破線のグラフX80はEGR温度が80°の場合のノッキング強度の変化、実線のグラフX70はEGR温度が70℃の場合のノッキング強度の変化、仮想線のグラフX60はEGR温度が60℃の場合のノッキング強度の変化である。
図1の点火コイル10による点火時期の進角及び遅角の繰り返し制御と、EGR装置の開閉バルブ33の開閉制御によるEGR量の制御とを組み合わせることより、EGR量の変化に拘らず、ノッキングを回避しつつ、ノッキング限界近くで、熱効率が最大に近い状態で制御する方法である。すなわち、所定周期で点火時期の進角と遅角とを繰り返すと同時に、EGR装置の開閉バルブを、上記点火時期の周期よりも長い周期で、少なくとも前記点火時期の複数の周期に亘って緩やかな速度で開くことにより、点火時期の変更幅の略中心の点火時期が、所定のノッキング強度を維持する目標点火時期に近づくように制御するように、コントローラ12内にプログラミングされる。
第2の制御として、前記第1の制御に加え、前記図5で説明したEGR温度とノッキング強度との関係を考慮して、たとえば、各EGR温度80℃、70℃、60℃において、EGR装置の開閉バルブ33の開度を前記所定のリミッター値D80,D70、D60でそれぞれ制限し、リミッター値D80,D70、D60よりは開閉バルブ33の開度が大きくならないように制御する。そして、該リミッター値D80,D70、D60において、ノッキング強度が略閾値になるように前記点火時期変更幅Wの中心の点火時期を制御する。なお、既に説明しているが、上記のようにEGR装置の開閉バルブ33の開度を一定のリミッター値内で制限する場合において、EGR装置内の排気温度が高くなれば前記リミッター値を低くし、EGR装置内の排気温度が低くなれば前記リミッター値を高くすることになる。
2 燃焼室
12 コントローラ(制御装置)
55 ノッキングセンサー
32 EGR装置のEGR管
33 EGR装置の開閉バルブ
55 ノッキングセンサー
57 排気温度センサー(EGR温度センサー)
Claims (3)
- 火花点火式エンジンのノッキング回避方法において、
エンジンは点火時期変更装置と、EGR装置を備えており、
前記点火時期変更装置により、所定周期で点火時期の進角と遅角とを繰り返すと同時に、EGR装置の開閉バルブを、少なくとも前記点火時期の複数の周期に亘って緩やかな速度で開くことにより、点火時期の変更幅の略中心の点火時期が、所定のノッキング強度を維持する目標点火時期に近づくように制御することを特徴とする火花点火式エンジンのノッキング回避方法。 - 請求項1記載の火花点火式エンジンのノッキング回避方法において、
EGR装置の開閉バルブの開度を所定のリミッター値で制限し、該リミッター値において、ノッキング強度が略閾値になるように前記変更幅の中心の点火時期を制御することを特徴とする火花点火式エンジンのノッキング回避方法。 - 請求項2記載の火花点火式エンジンのノッキング回避方法において、
EGR装置の開閉バルブの開度を所定のリミッター値で制限し、
EGR装置内の排気温度が高くなれば前記リミッター値を低くし、EGR装置内の排気温度が低くなれば前記リミッター値を高くすることを特徴とする火花点火式エンジンのノッキング回避方法。
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