JP2011127543A - Gas engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to a gas engine control device.
従来、天然ガス、都市ガス等の燃料ガスを用いて燃焼運転するガスエンジンは、ノッキングが発生したり失火したりしない最適な燃焼状態を維持し、排気ガスに含まれるNOx等を抑制するために、使用される燃料ガスの特性に応じて最適な外気(空気)の流量と燃料ガスの流量との割合(外気の流量/燃料ガスの流量)(以下、単に「空燃比」という)に調整するガスエンジン制御装置が知られている。 Conventionally, a gas engine that is burned and operated using a fuel gas such as natural gas or city gas maintains an optimal combustion state in which knocking or misfire does not occur and suppresses NOx contained in exhaust gas. The ratio of the flow rate of the outside air (air) and the flow rate of the fuel gas (outside air flow rate / fuel gas flow rate) (hereinafter simply referred to as “air-fuel ratio”) is adjusted according to the characteristics of the fuel gas used. Gas engine control devices are known.
このような構成において、例えば特許文献1のように、ガスエンジンが目標とする回転数、および出力から決定される燃料ガスの流量(以下、単に「燃料ガス流量指令値」という)に、最適な空燃比で外気が混合された給気(以下、単に「混合気」という)の流量(以下、単に「混合気流量指令値)という)を算出し、混合気温度や混合気圧力から算出される混合気の流量(以下、単に「実混合気流量」という)と混合気流量指令値との偏差に基づいて、スロットルバルブの目標開度を設定する空燃比制御行程を備えるものがある。このガスエンジンにおいて、実混合気流量Qmix(1/sec)は、給気温度(マニホールド温度)T1(K)、給気圧力(マニホールド圧力)P1(kPa)、充填効率ηc、行程容積Vs、およびエンジン回転数Ne(1/sec)に基づいて、以下の数3から算出される。 In such a configuration, as disclosed in Patent Document 1, for example, the gas engine is optimized for the flow rate of the fuel gas determined from the target rotation speed and output (hereinafter simply referred to as “fuel gas flow rate command value”). Calculates the flow rate (hereinafter simply referred to as “mixture flow rate command value”) of the supply air (hereinafter simply referred to as “mixture”) mixed with outside air at an air-fuel ratio, and is calculated from the mixture temperature and mixture pressure. Some have an air-fuel ratio control process for setting a target opening of the throttle valve based on a deviation between the flow rate of the air-fuel mixture (hereinafter simply referred to as “actual air-fuel flow rate”) and the air-fuel mixture flow rate command value. In this gas engine, the actual mixed gas flow rate Qmix (1 / sec) is determined by the following: supply air temperature (manifold temperature) T1 (K), supply air pressure (manifold pressure) P1 (kPa), charging efficiency ηc, stroke volume V s , Further, based on the engine speed Ne (1 / sec), it is calculated from the following formula 3.
しかし、上記方法は、以下の問題を有する。
一般に、半径R、長さLの円管内を流れる流体の流量Qは、流体粘度μT、圧力損失ΔPに基づいて、ハーゲンポアズイユの法則によって導き出される以下の数4から算出される。ここで、流体粘度μTは、0℃における流体粘度μ0、流体温度Tに基づいて、サザーランドの実験式によって導き出される以下の数5から算出される。従って、流体温度Tが変動すると、所定の円管内を流れる流量Qは、流体温度Tから算出される流体粘度μTの影響により変動する。これにより、流体である混合気の流量は、混合気温度から算出される混合気粘度に影響されるという知見を得る。
However, the above method has the following problems.
In general, the flow rate Q of a fluid flowing in a circular tube having a radius R and a length L is calculated from the following equation 4 derived from Hagen-Poiseuille's law based on the fluid viscosity μ T and the pressure loss ΔP. Here, the fluid viscosity μ T is calculated based on the
一方、数3によって算出される実混合気流量Qmixは、混合気温度(マニホールド温度)T1によって定まる混合気粘度μT1の影響が考慮されていない。しかし、実際に供給されている混合気は、外気の温度によって混合気温度(マニホールド温度)T1が変動する。すなわち、混合気粘度μT1が変動するため、実混合気流量Qmixと実際に供給されている混合気流量との間に誤差が生じる。この結果、スロットル弁の開度を、実混合気流量Qmixと混合気流量指令値との偏差に基づいて設定された目標開度に設定しても、適正な空燃比の混合気を供給することができない問題があった。 On the other hand, the actual mixture flow rate Qmix calculated by Equation 3 does not take into account the influence of the mixture viscosity μ T1 determined by the mixture temperature (manifold temperature) T1. However, in the air-fuel mixture actually supplied, the air-fuel mixture temperature (manifold temperature) T1 varies depending on the temperature of the outside air. That is, since the air-fuel mixture viscosity μ T1 varies, an error occurs between the actual air-fuel mixture flow rate Qmix and the actually supplied air-fuel mixture flow rate. As a result, even when the opening degree of the throttle valve is set to the target opening degree that is set based on the deviation between the actual air-fuel mixture flow rate Qmix and the air-fuel mixture flow rate command value, the air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio is supplied. There was a problem that could not be.
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、外気の温度が変動しても、混合気を適正な空燃比に制御することができるガスエンジン制御装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a gas engine control device capable of controlling the air-fuel mixture to an appropriate air-fuel ratio even when the temperature of the outside air varies.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1の発明は、混合気温度T1を検出する混合気温度検出手段と、混合気圧力P1を検出する混合気圧力検出手段と、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンに駆動される負荷装置に投入された負荷からエンジン回転数指令値を決定し、前記エンジン回転数Neと前記エンジン回転数指令値との偏差に基づいてスロットル弁の開度を制御するエンジン回転数制御手段と、前記負荷、および前記エンジン回転数指令値から混合気流量指令値を算出し、前記混合気温度T1、および0℃における混合気粘度μ0に基づいて以下の数1に示す混合気粘度μT1を算出し、前記混合気温度T1、前記混合気粘度μT1、前記混合気圧力P1、前記エンジン回転数Ne、充填効率ηc、および行程容積Vsに基づいて以下の数2に示す粘度補正実混合気流量QmixRを算出し、前記混合気流量指令値と前記粘度補正実混合気流量QmixRとの偏差に基づいて前記燃料ガス制御弁の開度を制御する混合気流量制御手段と、を具備するものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、エンジン制御装置が算出する混合気流量と実際に供給されている混合気流量との誤差を小さくすることができる。この結果、混合気を適正な空燃比に制御することができるため、外気の温度の変動によって外気に含まれるO2濃度が変動しても混合気に含まれるO2濃度は変動しない。すなわち、ガスエンジンから排出されるNOx濃度は、外気の温度に影響されない。 According to the first aspect of the present invention, an error between the mixture flow rate calculated by the engine control device and the actually supplied mixture flow rate can be reduced. As a result, it is possible to control the air-fuel mixture in the appropriate air-fuel ratio, the O 2 concentration that O 2 concentration in the ambient air by variations in the temperature of the outside air contained in the mixed gas be varied does not change. That is, the NOx concentration discharged from the gas engine is not affected by the temperature of the outside air.
以下に、図1を用いて、本発明のガスエンジン制御装置の一実施形態に係るガスエンジン制御装置100と、このガスエンジン制御装置100を適用した内燃機関であるガスエンジン1とについて説明する。なお、本実施形態における「上流側」とは混合気の流れ方向における上流側を示し、「下流側」とは混合気の流れ方向における下流側を示す。またピストン13が混合気を圧縮する方向を上方向として上下を規定する。
Hereinafter, a gas
図1に示すように、ガスエンジン1は、単気筒エンジンまたは多気筒エンジンであり、天然ガス等の燃料ガスを用いて燃焼運転するものである。ガスエンジン1は、主にエンジン本体10、給気経路20、排気経路30、燃料ガス供給経路40、を具備する。ガスエンジン1は、その図示しない出力軸が負荷装置である発電機50と連結され、発電機50を稼動させるように構成される。なお、ガスエンジン1が稼動させる負荷装置は、本実施形態において、発電機50に限定するものではない。
As shown in FIG. 1, the gas engine 1 is a single-cylinder engine or a multi-cylinder engine, and performs a combustion operation using a fuel gas such as natural gas. The gas engine 1 mainly includes an
エンジン本体10は、その主たる構成部材であるシリンダブロック11の上部にシリンダヘッド12が固設される。エンジン本体10は、シリンダブロック11に形成されるシリンダ10a内にピストン13が摺動自在に収納され、シリンダ内におけるピストン13の上側方に燃焼室14が構成される。シリンダヘッド12には、給気経路20と燃焼室14とを連通又は遮断する給気バルブ15、燃焼室14に供給された混合気に着火する点火プラグ16、および排気経路30と燃焼室14とを連通又は遮断する排気バルブ17が具備される。また、エンジン本体10には、ピストン13とコンロッド18を介して連結されるクランク軸19が回動自在に支持される。エンジン本体10は、クランク軸19によってピストン13の往復運動を回転運動に変換し、図示しない出力軸を介して発電機50に出力可能に構成される。
The engine
給気経路20は、エンジン本体10に、外気(空気)と燃料ガスとの混合気を供給するものである。給気経路20は、給気管21、ベンチュリ22、およびスロットル弁23等を具備する。
The
給気管21は、給気経路20の主たる構造部材である。給気管21は、一方が給気バルブ15を介してエンジン本体10の燃焼室14と連通され、他方が大気解放される。よって、給気管21は、外気を燃焼室14内に供給可能に構成される。給気管21には、その途中部に燃料ガス供給経路40が接続される。
The
ベンチュリ22は、燃料ガス供給経路40内の燃料ガスと給気管21内の空気との間に差圧を生じさせるものである。ベンチュリ22は、給気管21内の燃料ガス供給経路40の接続部分に備えられる。ベンチュリ22は、給気管21内に生じさせた差圧によって燃料ガス供給経路40内の燃料ガスを給気管21内に供給可能に構成される。
The
スロットル弁23は、混合気の流量を変更するものである。スロットル弁23は、給気管21内のベンチュリ22の下流側方に備えられる。スロットル弁23は、電動モータ等のアクチュエータにより開閉可能な自動弁から構成される。スロットル弁23は、その開度を調整することで、エンジン本体10に供給される混合気の流量を変更することができる。
The
排気経路30は、エンジン本体10から排出される排気を、NOxの還元処理等を施した後に、外部に排出するものである。排気経路30は、排気管31、図示しないフィルタ、および酸化触媒等を具備する。
The
排気管31は、排気経路30の主たる構造部材である。排気管31は、一方が排気バルブ17を介してエンジン本体10の燃焼室14と連通され、他方が図示しないフィルタ、および酸化触媒等を介して大気解放される。よって、排気管31は、燃焼室14内の排気を外部に排出可能に構成される。
The
燃料ガス供給経路40は、給気経路20に燃料ガスを供給するものである。燃料ガス供給経路40は、燃料ガス供給管41、燃料ガス制御弁42等を具備する。
The fuel
燃料ガス供給管41は、給気経路20の主たる構造部材である。燃料ガス供給管41は、一方が給気経路20の給気管21に接続され、他方が燃料ガスを貯蔵している図示しない燃料ガスタンクに接続される。よって、燃料ガス供給管41は、図示しない燃料ガスタンク内の燃料ガスを給気管21内に供給可能に構成される。
The fuel
燃料ガス制御弁42は、燃料ガスを供給、または供給停止し、燃料ガスの供給量を変更するものである。燃料ガス制御弁42は、燃料ガス供給管41の途中部に備えられる。燃料ガス制御弁42は、電動モータ等のアクチュエータにより開閉可能な自動弁から構成される。燃料ガス制御弁42は、弁の開閉により給気経路20に燃料ガスを供給、または供給停止し、弁の開度を調整することで供給される燃料ガスの流量を変更することができる。
The fuel
図1に示すように、ガスエンジン制御装置100は、ガスエンジン1の運転を制御するものである。ガスエンジン制御装置100は、主としてECU110、エンジン回転数検出手段であるエンジン回転数検出センサー120、混合気温度検出手段である温度検出センサー130、および混合気圧力検出手段である圧力検出センサー140を具備する。
As shown in FIG. 1, the gas
ECU110は、ガスエンジン1の制御を行うための種々のプログラムや空燃比マップM1、充填効率ηc、およびガスエンジン1の行程容積Vs等のデータが格納され、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができる。
The
ECU110は、実体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。本実施形態においては専用品で達成することも、市販のパーソナルコンピュータやワークステーション等に上記プログラム等を格納したもので達成することも可能である。ECU110は、主として制御部111、入力部112、出力部113、等を具備する。
The
制御部111は、機能的には記憶部111a、エンジン回転数制御手段であるエンジン回転数制御部111b、および混合気流量制御手段である混合気流量制御部111cを具備する。実体的には、制御部111が、記憶部111aに格納されたプログラムに従って所定の演算等を行うことにより、記憶部111a、エンジン回転数制御部111b、および混合気流量制御部111cとしての機能を果たす。
Functionally, the
制御部111のうち、記憶部111a、およびエンジン回転数制御部111bが協働することにより、本発明に係るガスエンジン制御装置100の実施の一形態を構成する各行程が行われる。制御部111のうち、記憶部111a、および混合気流量制御部111cが協働することにより、本発明に係るガスエンジン制御装置100の実施の一形態を構成する各行程が行われる。
記憶部111a、エンジン回転数制御部111b、および混合気流量制御部111cのそれぞれの具体的な機能については、後述する。
Of the
Specific functions of the
入力部112は、制御部111と接続され、制御部111にエンジン回転数検出センサー120、温度検出センサー130、圧力検出センサー140、および負荷装置である発電機50からの信号や指令値等が入力されるものである。
The
出力部113は、制御部111と接続され、燃料ガス制御弁42、およびスロットル弁23、点火プラグ16に対して制御部111からの信号を出力するものである。
The
エンジン回転数検出センサー120は、エンジン回転数Neを検出するものである。エンジン回転数検出センサー120は、ロータリーエンコーダ等から構成され、ガスエンジン1のクランク軸19等に設けられる。なお、エンジン回転数検出センサー120は、本実施形態において、ロータリーエンコーダとしているが、これに特に限定するものではなく、エンジン回転数Neを検出することができるものであればよい。
The engine
温度検出センサー130は、混合気温度T1を検出するものである。温度検出センサー130は、給気管21の途中部であってスロットル弁23よりも下流側に配置される。なお、温度検出センサー130を配置する位置や温度検出センサー130の数は、本実施形態において、特に限定するものではなく、混合気温度T1を適宜検出することができる構成であればよい。
The
圧力検出センサー140は、混合気圧力P1を検出するものである。圧力検出センサー140は、給気管21の途中部であって温度検出センサー130の近傍に配置される。なお、圧力検出センサー140を配置する位置や圧力検出センサー140の数は、本実施形態において、特に限定するものではなく、混合気圧力P1を適宜検出することができる構成であればよい。
The
図1に示すように、ECU110の入力部112は、エンジン回転数検出センサー120と接続され、エンジン回転数検出センサー120が検出するエンジン回転数Neを取得することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
ECU110の入力部112は、温度検出センサー130と接続され、温度検出センサー130が検出する混合気温度T1を取得することが可能である。
The
ECU110の入力部112は、圧力検出センサー140と接続され、圧力検出センサー140が検出する混合気圧力P1を取得することが可能である。
The
ECU110の入力部112は、負荷装置である発電機50と接続され、発電機50に投入された負荷Ldを取得することが可能である。
The
ECU110の出力部113は、図示しない点火装置を介して点火プラグ16と接続され、点火プラグ16の点火信号を送信することが可能である。
The
ECU110の出力部113は、スロットル弁23と接続され、スロットル弁23の開度の設定信号を送信することが可能である。
The
ECU110の出力部113は、燃料ガス制御弁42と接続され、燃料ガス制御弁42の開度の設定信号を送信することが可能である。
The
以下では、図2、図3、および図4を用いて、本発明に係るガスエンジン制御装置100の制御態様について説明する。
Below, the control aspect of the gas
図2に示すように、本発明に係るガスエンジン制御装置100の制御態様は、エンジン回転数制御行程A、混合気流量制御行程Bから構成される。
As shown in FIG. 2, the control mode of the gas
エンジン回転数制御行程Aは、制御部111のうち、記憶部111a、およびエンジン回転数制御部111bが協働することにより、負荷Ldからエンジン回転数指令値NeOを決定し、エンジン回転数Neとエンジン回転数指令値NeOとの偏差に基づいてスロットル弁23の開度を制御する行程である。
In the engine speed control process A, the engine speed command value NeO is determined from the load Ld by the cooperation of the
混合気流量制御行程Bは、制御部111のうち、記憶部111a、および混合気流量制御部111cが協働することにより、負荷Ld、およびエンジン回転数指令値NeOから
混合気流量指令値QmixOを決定する。次に、混合気温度T1、および0℃における混合気粘度μ0に基づいて以下の数1に示す混合気粘度μT1を算出する。さらに、算出した混合気粘度μT1、混合気温度T1、混合気圧力P1、エンジン回転数Ne、充填効率ηc、および行程容積Vsに基づいて以下の数2に示す粘度補正実混合気流量QmixRを算出する。そして、混合気流量指令値QmixOと粘度補正実混合気流量QmixRとの偏差に基づいて燃料ガス制御弁42の開度を制御する行程である。
以下では、ECU110によるスロットル弁23と燃料ガス制御弁42との制御態様について説明する。
Below, the control aspect of the
ステップS100において、ECU110は、エンジン回転数制御行程Aを開始して、制御段階をステップS110(図3参照)へ移行する。
In step S100, the
図3に示すように、ステップS110において、ECU110は、入力部112によって、負荷装置である発電機50に投入された負荷Ld、およびエンジン回転数検出センサー120が検出するエンジン回転数Neを取得する。ECU110は、入力部112が取得した負荷Ld、およびエンジン回転数Neを制御部111の記憶部111aに記憶した後、制御段階をステップS120へ移行する。
As shown in FIG. 3, in step S <b> 110, the
ステップS120において、ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、制御部111の記憶部111aが記憶している負荷Ldと空燃比マップM1とに基づいてエンジン回転数指令値NeOを決定する。ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bが決定したエンジン回転数指令値NeOを制御部111の記憶部111aに記憶した後、制御段階をステップS130へ移行する。
In step S120, the
ステップS130において、ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、制御部111の記憶部111aが記憶しているエンジン回転数Neがエンジン回転数指令値NeOと等しいか否か判定する。
その結果、エンジン回転数Neがエンジン回転数指令値NeOと等しいと判定した場合、ECU110はエンジン回転数制御行程Aを終了して、制御段階をステップS200(図2参照)へ移行する。
また、エンジン回転数Neがエンジン回転数指令値NeOと等しくないと判定した場合、ECU110は制御段階をステップS140へ移行する。
In step S130, the
As a result, when it is determined that the engine speed Ne is equal to the engine speed command value NeO, the
If it is determined that the engine rotational speed Ne is not equal to the engine rotational speed command value NeO, the
ステップS140において、ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、制御部111の記憶部111aが記憶しているエンジン回転数Neがエンジン回転数指令値NeOより大きいか否か判定する。
その結果、エンジン回転数Neがエンジン回転数指令値NeOより大きいと判定した場合、ECU110は制御段階をステップS150へ移行する。
また、エンジン回転数Neがエンジン回転数指令値NeOより小さいと判定した場合、ECU110は制御段階をステップS160へ移行する。
In step S140, the
As a result, when it is determined that the engine speed Ne is larger than the engine speed command value NeO, the
If it is determined that the engine rotational speed Ne is smaller than the engine rotational speed command value NeO, the
ステップS150において、ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、制御部111の記憶部111aが記憶しているエンジン回転数Neとエンジン回転数指令値NeOとの偏差に基づいてスロットル弁23の開度補正量SvHを算出する。ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、出力部113を介してスロットル弁23の開度を開度補正量SvHだけ減少するように制御した後、エンジン回転数制御行程Aを終了して、制御段階をステップS200(図2参照)へ移行する。
In step S150, the
ステップS160において、ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、制御部111の記憶部111aが記憶しているエンジン回転数Neとエンジン回転数指令値NeOとの偏差に基づいてスロットル弁23の開度補正量SvHを算出する。ECU110は、制御部111のエンジン回転数制御部111bによって、出力部113を介してスロットル弁23の開度を開度補正量SvHだけ増加するように制御した後、エンジン回転数制御行程Aを終了して、制御段階をステップS200(図2参照)へ移行する。
In step S160, the
図2に示すように、ステップS200において、ECU110は、混合気流量制御行程Bを開始して、制御段階をステップS210(図4参照)へ移行する。
As shown in FIG. 2, in step S200, the
図4に示すように、ステップS210において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶している負荷Ldとエンジン回転数指令値NeOと空燃比マップM1とに基づいて混合気流量指令値QmixOを決定する。ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cが決定した混合気流量指令値QmixOを制御部111の記憶部111aに記憶した後、制御段階をステップS220へ移行する。
As shown in FIG. 4, in step S210, the
ステップS220において、ECU110は、入力部112によって、エンジン回転数検出センサー120が検出するエンジン回転数Ne、温度検出センサー130が検出する混合気温度T1、および圧力検出センサー140が検出する混合気圧力P1を取得する。ECU110は、入力部112が取得したエンジン回転数Ne、混合気温度T1、および混合気圧力P1を制御部111の記憶部111aに記憶した後、制御段階をステップS220へ移行する。
In step S220, the
ステップS230において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶しているエンジン回転数Ne、混合気温度T1、および0℃における混合気粘度μ0に基づいて前述の数1に示す混合気粘度μT1を算出する。ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cが算出した混合気粘度μT1を制御部111の記憶部111aに記憶した後、制御段階をステップS240へ移行する。
In step S230, the
ステップS240において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶している混合気粘度μT1、エンジン回転数Ne、混合気温度T1、混合気圧力P1、充填効率ηc、および行程容積Vsに基づいて前述の数2に示す粘度補正実混合気流量QmixRを算出する。ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cが算出した粘度補正実混合気流量QmixRを制御部111の記憶部111aに記憶した後、制御段階をステップS250へ移行する。
In step S240, the
ステップS250において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶している粘度補正実混合気流量QmixRが混合気流量指令値QmixOと等しいか否か判定する。
その結果、粘度補正実混合気流量QmixRが混合気流量指令値QmixOと等しいと判定した場合、ECU110は混合気流量制御行程Bを終了して、制御段階をステップS100(図2参照)へ繰り返し移行する。
また、粘度補正実混合気流量QmixRが混合気流量指令値QmixOと等しくないと判定した場合、ECU110は制御段階をステップS260へ移行する。
In step S250, the
As a result, when it is determined that the viscosity corrected actual mixture flow rate QmixR is equal to the mixture flow rate command value QmixO, the
If it is determined that the viscosity-corrected actual mixture flow rate QmixR is not equal to the mixture flow rate command value QmixO, the
ステップS260において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶している粘度補正実混合気流量QmixRが混合気流量指令値QmixOより大きいか否か判定する。
その結果、粘度補正実混合気流量QmixRが混合気流量指令値QmixOより大きいと判定した場合、すなわち、混合気を構成する燃料ガスの流量と外気(空気)の流量との割合(空燃比)が適正値に対して過少(リーン側)であり、必要な燃料ガスの流量を維持するために混合気流量が増加している場合、ECU110は制御段階をステップS270へ移行する。
また、粘度補正実混合気流量QmixRが混合気流量指令値QmixOより小さいと判定した場合、すなわち、混合気を構成する燃料ガスの流量と外気(空気)の流量との割合(空燃比)が適正値に対して過大(リッチ側)であり、必要な燃料ガスの流量を維持するために混合気流量が減少している場合、ECU110は制御段階をステップS280へ移行する。
In step S260, the
As a result, when it is determined that the viscosity corrected actual mixture flow rate QmixR is larger than the mixture flow rate command value QmixO, that is, the ratio (air-fuel ratio) between the flow rate of the fuel gas constituting the mixture and the flow rate of the outside air (air) is When it is too small (lean side) with respect to the appropriate value and the air-fuel mixture flow rate is increasing in order to maintain the necessary fuel gas flow rate, the
Further, when it is determined that the viscosity-corrected actual mixture flow rate QmixR is smaller than the mixture flow rate command value QmixO, that is, the ratio (air-fuel ratio) between the flow rate of the fuel gas constituting the mixture and the flow rate of the outside air (air) is appropriate. If the value is excessive (rich side) with respect to the value and the air-fuel mixture flow rate is decreasing in order to maintain the required fuel gas flow rate, the
ステップS270において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶している粘度補正実混合気流量QmixRと混合気流量指令値QmixOとの偏差に基づいて燃料ガス制御弁42の開度補正量FvHを算出する。ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、出力部113を介して燃料ガス制御弁42の開度を開度補正量FvHだけ増加するように制御した後、混合気流量制御行程Bを終了して、制御段階をステップS100(図2参照)へ繰り返し移行する。
In step S270, the
ステップS280において、ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、制御部111の記憶部111aが記憶している粘度補正実混合気流量QmixRと混合気流量指令値QmixOとの偏差に基づいて燃料ガス制御弁42の開度補正量FvHを算出する。ECU110は、制御部111の混合気流量制御部111cによって、出力部113を介して燃料ガス制御弁42の開度を開度補正量FvHだけ減少するように制御した後、混合気流量制御行程Bを終了して、制御段階をステップS100(図2参照)へ繰り返し移行する。
In step S280, the
上記の如く、本実施形態に係るガスエンジン制御装置100によって、図5に示すように、実際に供給されている混合気流量(混合気流量実測値)と混合気粘度μT1を考慮した粘度補正実混合気流量QmixRとの誤差は、混合気流量実測値と実混合気流量Qmix(補正無)との誤差よりも小さくすることができる。これにより、図6に示すように、各正味平均有効圧力(各エンジン出力)において、外気の温度の変動によって外気に含まれるO2濃度が変動しても、その変動に応じて燃料ガス量と混合気流量が変更されるので、ガスエンジン1から排出されるNOx濃度は変動しない。すなわち、ガスエンジン1から排出されるNOx濃度は、外気の温度に影響されることがない。
As described above, the gas
以上の如く、本実施形態に係るガスエンジン制御装置100は、混合気温度T1を検出する混合気温度検出手段である温度検出センサー130と、混合気圧力P1を検出する混合気圧力検出手段である圧力検出センサー140と、エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数検出手段であるエンジン回転数検出センサー120と、ガスエンジン1に駆動される負荷装置である発電機50に投入された負荷Ldからエンジン回転数指令値NeOを決定し、エンジン回転数Neとエンジン回転数指令値NeOとの偏差に基づいてスロットル弁23の開度を制御するエンジン回転数制御手段であるエンジン回転数制御部111bと、負荷Ld、およびエンジン回転数指令値NeOから混合気流量指令値QmixOを決定し、混合気温度T1、および0℃における混合気粘度μ0に基づいて以下の数1に示す混合気粘度μT1を算出し、混合気温度T1、混合気粘度μT1、混合気圧力P1、エンジン回転数Ne、充填効率ηc、および行程容積Vsに基づいて以下の数2に示す粘度補正実混合気流量QmixRを算出し、混合気流量指令値QmixOと粘度補正実混合気流量QmixRとの偏差に基づいて燃料ガス制御弁42の開度を制御する混合気流量制御手段である混合気流量制御部111cと、を具備するものである。
As described above, the gas
このように構成することにより、ガスエンジン制御装置100が算出する混合気流量と実際に供給されている混合気流量との誤差を小さくすることができる。この結果、混合気を適正な空燃比に維持することができるため、外気の温度の変動によって外気に含まれるO2濃度が変動しても混合気に含まれるのO2濃度は変動しない。すなわち、ガスエンジン1から排出されるNOx濃度は、外気の温度に影響されない。
By comprising in this way, the difference | error of the gas mixture flow volume which the gas
1 ガスエンジン
23 スロットル弁
42 燃料ガス制御弁
50 発電機
120 エンジン回転数検出センサー
130 混合気温度検出センサー
140 混合気圧力検出センサー
μ0 0℃における混合気粘度
μT 流体粘度
Ne エンジン回転数
T1 混合気温度
P1 混合気圧力
ηc 充填効率
Vs 行程容積
Ld 負荷
NeO エンジン回転数指令値
QmixO 混合気流量指令値
QmixR 粘度補正実混合気流量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
混合気圧力P1を検出する混合気圧力検出手段と、
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転数検出手段と、
エンジンに駆動される負荷装置に投入された負荷からエンジン回転数指令値を決定し、前記エンジン回転数Neと前記エンジン回転数指令値との偏差に基づいてスロットル弁の開度を制御するエンジン回転数制御手段と、
前記負荷、および前記エンジン回転数指令値から混合気流量指令値を決定し、前記混合気温度T1、および0℃における混合気粘度μ0に基づいて以下の数1に示す混合気粘度μT1を算出し、前記混合気温度T1、前記混合気粘度μT1、前記混合気圧力P1、前記エンジン回転数Ne、充填効率ηc、および行程容積Vsに基づいて以下の数2に示す粘度補正実混合気流量QmixRを算出し、前記混合気流量指令値と前記粘度補正実混合気流量QmixRとの偏差に基づいて前記燃料ガス制御弁の開度を制御する混合気流量制御手段と、
を具備するガスエンジン制御装置。
A mixture pressure detecting means for detecting the mixture pressure P1, and
Engine speed detecting means for detecting the engine speed Ne;
An engine speed which determines an engine speed command value from a load applied to a load device driven by the engine, and controls the opening of the throttle valve based on a deviation between the engine speed Ne and the engine speed command value Number control means;
An air-fuel mixture flow rate command value is determined from the load and the engine speed command value, and based on the air-fuel mixture temperature T1 and the air-fuel mixture viscosity μ 0 at 0 ° C., an air-fuel mixture viscosity μ T1 shown in the following equation 1 is obtained. Based on the calculated mixture temperature T1, the mixture viscosity μ T1 , the mixture pressure P1, the engine speed Ne, the charging efficiency η c , and the stroke volume V s , the viscosity correction actuality shown in the following equation 2 is obtained. An air-fuel mixture flow rate control means for calculating an air-fuel mixture flow rate QmixR and controlling the opening of the fuel gas control valve based on a deviation between the air-fuel mixture flow rate command value and the viscosity-corrected actual air-fuel mixture flow rate QmixR;
A gas engine control device comprising:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009287905A JP2011127543A (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Gas engine control device |
PCT/JP2010/072528 WO2011074598A1 (en) | 2009-12-18 | 2010-12-15 | Gas engine control device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009287905A JP2011127543A (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Gas engine control device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104302845A (en) * | 2011-12-23 | 2015-01-21 | J.C.班福德挖掘机有限公司 | Hydraulic system comprising a kinetic energy storage device |
Citations (2)
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JP2009057873A (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas engine integral control method and device |
JP2009203867A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Honda Motor Co Ltd | Device for controlling fuel injection quantity of internal combustion engine |
-
2009
- 2009-12-18 JP JP2009287905A patent/JP2011127543A/en active Pending
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