JP2012017695A - Gas engine - Google Patents

Gas engine Download PDF

Info

Publication number
JP2012017695A
JP2012017695A JP2010155786A JP2010155786A JP2012017695A JP 2012017695 A JP2012017695 A JP 2012017695A JP 2010155786 A JP2010155786 A JP 2010155786A JP 2010155786 A JP2010155786 A JP 2010155786A JP 2012017695 A JP2012017695 A JP 2012017695A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
fuel
crank angle
sub chamber
valve opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010155786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Nakamura
俊秋 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2010155786A priority Critical patent/JP2012017695A/en
Publication of JP2012017695A publication Critical patent/JP2012017695A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration in fuel economy by suppressing sucking of a fuel gas supplied to a sub chamber into a main chamber in an unburned state.SOLUTION: A control device 30 uses pressure difference between a sub chamber pressure and a fuel passage pressure to calculate an upper limit crank angle (-130°) obtained by converting a timing of limitation until which a check valve 21 can remain opened into a crank angle. The control device 30 further calculates a valve open time of an injector 22 required for supplying a natural gas of a required fuel amount into the sub chamber 19 and calculates a valve open starting crank angle (-200°) of the injector 22 obtained by subtracting a crank angle (70°) corresponding to the valve open time of the injector 22 from the upper limit crank angle. The control device 30 controls valve open starting time of the injector 22 based on the valve open starting crank angle and delays the valve open starting time of the injector 22 as much as possible while the check valve 21 is in a valve open state.

Description

本発明は、燃料ガスと空気との希薄混合気が供給される主室と、この主室と噴孔を介して連通するとともに燃料ガスが供給される副室とを備えたガスエンジンに関する。   The present invention relates to a gas engine including a main chamber to which a lean air-fuel mixture of fuel gas and air is supplied, and a sub chamber which is connected to the main chamber via an injection hole and to which fuel gas is supplied.

ガスエンジンには、燃料ガスと空気との希薄混合気が供給される主室と、この主室と噴孔を介して連通するとともに燃料ガスが供給される副室とを備えているものがある。そして、これら主室及び副室それぞれに燃料ガスを供給するためのガス供給システムが、例えば特許文献1に開示されている。   Some gas engines include a main chamber to which a lean mixture of fuel gas and air is supplied, and a sub chamber that is in communication with the main chamber via an injection hole and to which fuel gas is supplied. . And the gas supply system for supplying fuel gas to each of these main chambers and subchambers is indicated by patent documents 1, for example.

特許文献1のガス供給システムを備えたガス燃料供給型内燃機関(ガスエンジン)は、シリンダ内のピストンよりも上側に設けられた燃焼部(主室)と、オリフィス(噴孔)を介して燃焼部と連通する予燃焼部(副室)とを備えている。予燃焼部には、予燃焼部内での気体燃料(燃料ガス)に点火するためのスパークプラグ等の点火源が設けられている。   A gas fuel supply type internal combustion engine (gas engine) provided with the gas supply system of Patent Document 1 burns through a combustion part (main chamber) provided above a piston in a cylinder and an orifice (injection hole). And a pre-combustion part (sub chamber) communicating with the part. The pre-combustion unit is provided with an ignition source such as a spark plug for igniting gaseous fuel (fuel gas) in the pre-combustion unit.

ガス供給システムは、ガス燃料供給手段を備えている。ガス燃料供給手段は、予燃焼部に気体燃料を供給する第1ガス供給ライン、燃焼部に気体燃料を供給する第2ガス供給ライン、及び第1及び第2ガス供給ラインに気体燃料を供給するガスインジェクタを備えている。また、ガス燃料供給手段は、第1及び第2ガス供給ラインによって供給される気体燃料の相対比を制御するガスフロー弁(一方向弁)を備えている。   The gas supply system includes gas fuel supply means. The gas fuel supply means supplies the gaseous fuel to the first gas supply line for supplying gaseous fuel to the pre-combustion unit, the second gas supply line for supplying gaseous fuel to the combustion unit, and the first and second gas supply lines. It has a gas injector. Further, the gas fuel supply means includes a gas flow valve (one-way valve) that controls the relative ratio of the gaseous fuel supplied by the first and second gas supply lines.

このガスフロー弁は、予燃焼部内の圧力が第1ガス供給ラインの圧力よりも低いときに開弁される。一方、ガスフロー弁は、予燃焼部内の圧力が第1ガス供給ライン内の圧力よりも高いときに閉弁される。   The gas flow valve is opened when the pressure in the pre-combustion section is lower than the pressure in the first gas supply line. On the other hand, the gas flow valve is closed when the pressure in the pre-combustion part is higher than the pressure in the first gas supply line.

そして、ガス供給システムによれば、吸気行程にあるときは、第2ガス供給ライン及び空気供給手段から気体燃料及び空気が燃焼部に供給されると同時に、第1ガス供給ラインから気体燃料のみがガスフロー弁を介して予燃焼部に供給される。さらに、圧縮行程では、燃焼部内の混合気の一部がオリフィスを介して予燃焼部へ送られ、予燃焼部では点火源によって気体燃料の点火が行われる。予燃焼部では、空気に対する気体燃料の比が比較的高いことから、気体燃料の点火は容易に達成でき、オリフィスを通って予燃焼部から燃焼部へ通ずる通路内で化学反応が起こり、混合気が燃焼部で点火される。   According to the gas supply system, when in the intake stroke, gaseous fuel and air are supplied from the second gas supply line and the air supply means to the combustion unit, and at the same time, only the gaseous fuel is supplied from the first gas supply line. It is supplied to the pre-combustion section via a gas flow valve. Further, in the compression stroke, a part of the air-fuel mixture in the combustion part is sent to the pre-combustion part through the orifice, and the pre-combustion part ignites the gaseous fuel by the ignition source. In the pre-combustion section, the ratio of gaseous fuel to air is relatively high, so that ignition of the gaseous fuel can be easily achieved and a chemical reaction takes place in the passage from the pre-combustion section to the combustion section through the orifice and the mixture Is ignited in the combustion section.

特表平7−500395号公報JP 7-700395 Gazette

しかしながら、特許文献1のガス供給システムでは、ガスフロー弁は、吸気行程が開始された直後に開弁するため、その吸気行程が開始された直後より第1ガス供給ラインからガスフロー弁を介して予燃焼部に気体燃料が供給されてしまう。このため、吸気行程の開始直後では、予燃焼部に供給された気体燃料が、オリフィスを介して未燃のまま燃焼部へ吸い込まれてしまい、燃費悪化の原因となってしまう。   However, in the gas supply system of Patent Document 1, the gas flow valve opens immediately after the intake stroke is started, and therefore, from the first gas supply line through the gas flow valve immediately after the intake stroke is started. Gaseous fuel will be supplied to a precombustion part. For this reason, immediately after the start of the intake stroke, the gaseous fuel supplied to the pre-combustion part is sucked into the combustion part through the orifice without being burned, resulting in deterioration of fuel consumption.

また、排気行程においては、排気の脈動によって、燃焼部内の圧力が排気通路内の圧力に相当する比較的低い排気圧力になると、予燃焼部内の圧力が第1ガス供給ラインの圧力よりも低くなり、ガスフロー弁が開弁する場合がある。すると、第1ガス供給ラインからガスフロー弁を介して予燃焼部に気体燃料が吸い込まれ、そのままオリフィスを介して未燃のまま燃焼部から排気通路へ排出されてしまい、燃費悪化の原因となる。   In the exhaust stroke, when the pressure in the combustion section becomes a relatively low exhaust pressure corresponding to the pressure in the exhaust passage due to exhaust pulsation, the pressure in the pre-combustion section becomes lower than the pressure in the first gas supply line. The gas flow valve may open. Then, gaseous fuel is sucked into the pre-combustion part through the gas flow valve from the first gas supply line, and is directly discharged from the combustion part to the exhaust passage through the orifice, causing deterioration of fuel consumption. .

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、副室に供給された燃料ガスが未燃のまま主室へ吸い込まれてしまうことを抑制して、燃費悪化を防止することができるガスエンジンを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to prevent fuel gas supplied to the sub chamber from being sucked into the main chamber without being burned, thereby preventing deterioration of fuel consumption. It is to provide a gas engine that can.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ピストンに面する主室と、前記主室に噴孔を介して連通する副室と、前記副室へ燃料ガスを導く燃料通路と、前記燃料通路に設けられるとともに前記副室へ燃料ガスを供給する燃料供給弁と、前記燃料通路における前記燃料供給弁の下流に設けられるとともに前記副室と前記燃料通路との圧力差に基づいて開弁して前記副室への燃料ガスの供給を許容する逆止弁と、前記副室の圧力を推定する副室圧推定手段と、前記副室圧推定手段により推定された圧力を利用して前記逆止弁の開弁範囲において最も遅角側に対応する上限クランク角度を算出する上限クランク角度算出手段と、前記副室内に供給されるべき燃料ガスの要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、前記要求燃料量算出手段により算出された要求燃料量及び前記副室の圧力を利用して前記要求燃料量を供給するために要する前記燃料供給弁の開弁時間を算出する開弁時間算出手段と、前記開弁時間算出手段により算出された開弁時間及び前記上限クランク角度を利用して前記燃料供給弁の開弁開始クランク角度を算出する開弁開始クランク角度算出手段と、前記開弁開始クランク角度に基づいて前記燃料供給弁の開弁開始時期を制御する開弁開始時期制御手段と、を備えたことを要旨とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a main chamber facing a piston, a sub chamber communicating with the main chamber via an injection hole, and a fuel passage for guiding fuel gas to the sub chamber. And a fuel supply valve that is provided in the fuel passage and supplies fuel gas to the sub chamber, and is provided downstream of the fuel supply valve in the fuel passage and is based on a pressure difference between the sub chamber and the fuel passage. A check valve that allows the fuel gas to be supplied to the sub chamber by opening the valve, a sub chamber pressure estimating means that estimates the pressure of the sub chamber, and a pressure estimated by the sub chamber pressure estimating means And an upper limit crank angle calculating means for calculating an upper limit crank angle corresponding to the most retarded side in the opening range of the check valve, and a required fuel for calculating a required fuel amount of the fuel gas to be supplied to the sub chamber. Amount calculation means and the required fuel amount calculation A valve opening time calculating means for calculating a valve opening time of the fuel supply valve required to supply the required fuel amount using the required fuel amount calculated by the stage and the pressure in the sub chamber; and the valve opening time. Valve opening start crank angle calculating means for calculating the valve opening start crank angle of the fuel supply valve using the valve opening time calculated by the calculating means and the upper limit crank angle, and the valve opening start crank angle based on the valve opening start crank angle The gist of the invention is that it includes a valve opening start timing control means for controlling the valve opening start timing of the fuel supply valve.

この発明によれば、上限クランク角度算出手段は、副室の圧力を利用して、逆止弁が開弁していられる限界のタイミングをクランク角度に換算した上限クランク角度を算出する。さらに、開弁開始クランク角度算出手段は、上限クランク角度算出手段により算出された上限クランク角度から、開弁時間算出手段により算出された開弁時間に相当するクランク角度を差し引いた燃料供給弁の開弁開始クランク角度を算出する。そして、開弁開始時期制御手段は、開弁開始クランク角度に基づいて燃料供給弁の開弁開始時期を制御することで、逆止弁が開弁状態である中で、燃料供給弁の開弁開始時期をできる限り遅らせている。よって、吸気行程が開始された直後に燃料供給弁が開弁しないため、例えば、吸気行程が開始された直後から燃料供給弁が開弁して副室へ燃料ガスが供給される場合のように、ピストンが下降することにより副室内に供給された燃料ガスが噴孔を介して未燃のまま主室へ吸い込まれてしまうといったことがないため、燃費悪化を防止することができる。   According to the present invention, the upper limit crank angle calculation means calculates the upper limit crank angle by converting the limit timing at which the check valve is opened into the crank angle using the pressure in the sub chamber. Further, the valve opening start crank angle calculating means opens the fuel supply valve by subtracting a crank angle corresponding to the valve opening time calculated by the valve opening time calculating means from the upper limit crank angle calculated by the upper limit crank angle calculating means. Calculate the valve start crank angle. Then, the valve opening start timing control means controls the valve opening start timing of the fuel supply valve based on the valve opening start crank angle, so that the fuel supply valve can be opened while the check valve is open. The start time is delayed as much as possible. Therefore, since the fuel supply valve does not open immediately after the intake stroke is started, for example, when the fuel supply valve is opened immediately after the intake stroke is started and fuel gas is supplied to the sub chamber. Since the fuel gas supplied into the sub chamber is not sucked into the main chamber through the nozzle hole without being burned by the lowering of the piston, the fuel consumption can be prevented from deteriorating.

また、排気行程においては、排気の脈動によって、主室内の圧力が排気通路内の圧力に相当する比較的低い排気圧力になると、副室内の圧力が燃料通路内の圧力よりも低くなり、逆止弁が開弁する場合がある。しかし、開弁開始時期制御手段が、算出された開弁開始クランク角度に基づいて燃料供給弁の開弁開始時期を制御しているため、排気の脈動によって逆止弁が開弁しても、燃料ガスが不必要に副室へ供給されることがない。よって、副室内に燃料ガスが吸い込まれ、そのまま噴孔を介して未燃のまま主室から排気通路へ排出されてしまうことがないため、燃費悪化を防止することができる。   Further, in the exhaust stroke, when the pressure in the main chamber becomes a relatively low exhaust pressure corresponding to the pressure in the exhaust passage due to exhaust pulsation, the pressure in the sub chamber becomes lower than the pressure in the fuel passage, so The valve may open. However, since the valve opening start timing control means controls the valve opening start timing of the fuel supply valve based on the calculated valve opening start crank angle, even if the check valve is opened due to exhaust pulsation, The fuel gas is not unnecessarily supplied to the sub chamber. Therefore, the fuel gas is sucked into the sub chamber and is not directly discharged from the main chamber to the exhaust passage through the nozzle hole, so that the fuel consumption can be prevented from deteriorating.

また、前記副室圧推定手段は、エンジン回転数及び吸気圧に対し、前記副室の圧力を関係付けた副室圧算出マップを用いて前記副室の圧力を推定してもよい。
また、前記上限クランク角度算出手段は、前記副室と前記燃料通路との圧力差に対し、クランク角度を関係付けた上限クランク角度算出マップを用いて前記上限クランク角度を算出してもよい。
Further, the sub chamber pressure estimation means may estimate the sub chamber pressure using a sub chamber pressure calculation map in which the sub chamber pressure is related to the engine speed and the intake pressure.
Further, the upper limit crank angle calculating means may calculate the upper limit crank angle using an upper limit crank angle calculation map in which a crank angle is related to a pressure difference between the sub chamber and the fuel passage.

また、前記要求燃料量算出手段は、エンジン回転数及び吸気圧に対し、要求燃料量を関係付けた要求燃料量算出マップを用いて前記要求燃料量を算出してもよい。
また、前記開弁時間算出手段は、前記副室と前記燃料通路との圧力差に応じた前記燃料供給弁の開弁時間と流量との関係を示す特性線を用いて前記燃料供給弁の開弁時間を算出してもよい。
Further, the required fuel amount calculating means may calculate the required fuel amount using a required fuel amount calculation map in which the required fuel amount is related to the engine speed and the intake pressure.
Further, the valve opening time calculating means opens the fuel supply valve using a characteristic line indicating a relationship between the valve opening time and the flow rate of the fuel supply valve according to a pressure difference between the sub chamber and the fuel passage. The valve time may be calculated.

この発明によれば、副室に供給された燃料ガスが未燃のまま主室へ吸い込まれてしまうことを抑制して、燃費悪化を防止することができる。   According to this invention, it is possible to prevent the fuel gas supplied to the sub chamber from being sucked into the main chamber without being burned, and to prevent deterioration in fuel consumption.

(a)は実施形態におけるガスエンジン及びその制御装置についての全体構成を示す模式図、(b)はクランク角度と副室圧及び燃料通路圧との関係を示すグラフ。(A) is a schematic diagram which shows the whole structure about the gas engine and its control apparatus in embodiment, (b) is a graph which shows the relationship between a crank angle, a subchamber pressure, and fuel passage pressure. インジェクタの開弁時間と流量とを関係付けた特性線を示すグラフ。The graph which shows the characteristic line which linked the valve opening time and flow volume of the injector. 制御装置がインジェクタの開弁開始時期を制御するための処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence for a control apparatus to control the valve opening start time of an injector.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。
図1(a)に示すように、ガスエンジン10は、複数の気筒11(図1では一つのみ図示)を備えている。各気筒11内にはピストン12が往復運動可能に収容されるとともに、ピストン12の頂面、気筒11の内壁面等により主室13が区画形成されている。各気筒11には、主室13に希薄混合気を吸気する吸気通路14が接続されるとともに、主室13から燃焼ガスを排気する排気通路15が接続されている。そして、吸気通路14の主室13に開口している部位は吸気バルブ16により開閉されるとともに、排気通路15の主室13に開口している部位は排気バルブ17により開閉される。また、吸気通路14上には吸気圧センサ32が設けられている。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1A, the gas engine 10 includes a plurality of cylinders 11 (only one is shown in FIG. 1). A piston 12 is accommodated in each cylinder 11 so as to be able to reciprocate, and a main chamber 13 is defined by a top surface of the piston 12, an inner wall surface of the cylinder 11, and the like. Each cylinder 11 is connected to an intake passage 14 for sucking a lean air-fuel mixture into the main chamber 13 and an exhaust passage 15 for exhausting combustion gas from the main chamber 13. The portion of the intake passage 14 that opens to the main chamber 13 is opened and closed by the intake valve 16, and the portion of the exhaust passage 15 that opens to the main chamber 13 is opened and closed by the exhaust valve 17. An intake pressure sensor 32 is provided on the intake passage 14.

ガスエンジン10において、主室13よりも上方には、噴孔18を介して主室13に連通する副室19が設けられている。また、副室19には点火プラグ24が設けられるとともに、点火プラグ24は、その点火点24aが副室19内に位置するように設けられている。さらに、副室19には燃料通路20が接続されるとともに、燃料通路20には、副室19へ燃料ガスとしての天然ガスを供給する燃料供給弁としてのインジェクタ22が設けられている。インジェクタ22は燃料配管23aを介して燃料タンク23に接続されるとともに、燃料タンク23に貯留された天然ガスがインジェクタ22へ供給されるようになっている。インジェクタ22からは、一定の圧力に調整された天然ガスが噴射されるようになっており、燃料通路20の圧力(以下、「燃料通路圧」と記載する)はインジェクタ22の噴射、副室19への燃料流出によって変動する。   In the gas engine 10, a sub chamber 19 communicating with the main chamber 13 through the nozzle hole 18 is provided above the main chamber 13. Further, the auxiliary chamber 19 is provided with an ignition plug 24, and the ignition plug 24 is provided so that its ignition point 24 a is located in the auxiliary chamber 19. Further, a fuel passage 20 is connected to the sub chamber 19, and an injector 22 as a fuel supply valve for supplying natural gas as fuel gas to the sub chamber 19 is provided in the fuel passage 20. The injector 22 is connected to the fuel tank 23 via a fuel pipe 23a, and natural gas stored in the fuel tank 23 is supplied to the injector 22. Natural gas adjusted to a constant pressure is injected from the injector 22, and the pressure of the fuel passage 20 (hereinafter referred to as “fuel passage pressure”) is injected by the injector 22, the sub chamber 19. Fluctuates due to fuel spills.

また、燃料通路20には逆止弁21が設けられている。逆止弁21は、所定のスプリングセット圧を有するばね21aを備え、このばね21aの付勢力によりボール等の弁体21bを弁座に当接させることで燃料通路20を閉弁状態としている。そして、逆止弁21は、副室19の圧力(以下、単に「副室圧」と記載する)の低下により副室19と燃料通路20との圧力差がスプリングセット圧以上になると、ばね21aの付勢力に抗する方向に圧力が作用して弁体21bが弁座から離間して開弁状態となり、副室19への天然ガスの供給を許容する。一方、逆止弁21は、副室19と燃料通路20との圧力差がスプリングセット圧よりも小さくなると、ばね21aの付勢力により弁体21bが弁座に着座して閉弁状態になる。つまり、副室圧とスプリングセット圧との和と、燃料通路圧とが等しくなったときに、逆止弁21が開弁状態から閉弁状態になる。   The fuel passage 20 is provided with a check valve 21. The check valve 21 includes a spring 21a having a predetermined spring set pressure, and the fuel passage 20 is closed by bringing the valve body 21b such as a ball into contact with the valve seat by the biasing force of the spring 21a. When the pressure difference between the sub chamber 19 and the fuel passage 20 becomes equal to or higher than the spring set pressure due to a decrease in the pressure of the sub chamber 19 (hereinafter simply referred to as “sub chamber pressure”), the check valve 21 Pressure is applied in a direction against the urging force, and the valve body 21b is separated from the valve seat to be opened, allowing the supply of natural gas to the sub chamber 19. On the other hand, when the pressure difference between the sub chamber 19 and the fuel passage 20 becomes smaller than the spring set pressure, the check valve 21 is closed by the valve body 21b seated on the valve seat by the biasing force of the spring 21a. That is, when the sum of the sub chamber pressure and the spring set pressure becomes equal to the fuel passage pressure, the check valve 21 changes from the open state to the closed state.

ガスエンジン10は、エンジン制御を司る制御装置30を備えている。この制御装置30は、中央処理制御装置(CPU)、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。   The gas engine 10 includes a control device 30 that controls the engine. The control device 30 includes a central processing control device (CPU), a read-only memory (ROM) that stores various programs and maps in advance, a random access memory (RAM) that temporarily stores CPU calculation results, a timer counter, an input The microcomputer is mainly configured with an interface, an output interface, and the like.

制御装置30には、クランク角度検出器31及び吸気圧センサ32が信号接続されている。クランク角度検出器31は、ガスエンジン10が備えるクランク軸(図示せず)の回転角度(クランク角度)を検出する。クランク角度検出器31によって検出されたクランク角度の情報は、制御装置30へ送られる。制御装置30は、クランク角度検出器31によって検出されたクランク角度の情報を利用して、エンジン回転数を算出する。また、吸気圧センサ32は、吸気通路14の吸気圧を検出する。吸気圧センサ32によって検出された吸気圧の情報は、制御装置30へ送られる。   A crank angle detector 31 and an intake pressure sensor 32 are signal-connected to the control device 30. The crank angle detector 31 detects a rotation angle (crank angle) of a crankshaft (not shown) provided in the gas engine 10. Information on the crank angle detected by the crank angle detector 31 is sent to the control device 30. The control device 30 uses the crank angle information detected by the crank angle detector 31 to calculate the engine speed. The intake pressure sensor 32 detects the intake pressure in the intake passage 14. Information on the intake pressure detected by the intake pressure sensor 32 is sent to the control device 30.

制御装置30は、エンジン回転数及び吸気圧を利用して副室圧を推定する。ROMには、エンジン回転数及び吸気圧に対し、副室圧を関係付けた副室圧算出マップが予め記憶されている。よって、本実施形態における制御装置30は、副室19の圧力を推定する副室圧推定手段としての機能を有する。また、制御装置30は、インジェクタ22の噴射圧を調整して、インジェクタ22から一定の圧力で天然ガスが噴射されるようにインジェクタ22を制御している。そして、制御装置30は、このインジェクタ22の噴射圧を利用して燃料通路圧を推定する。   The control device 30 estimates the sub chamber pressure using the engine speed and the intake pressure. In the ROM, a sub chamber pressure calculation map in which the sub chamber pressure is related to the engine speed and the intake pressure is stored in advance. Therefore, the control device 30 in the present embodiment has a function as a sub chamber pressure estimating means for estimating the pressure of the sub chamber 19. Further, the control device 30 adjusts the injection pressure of the injector 22 and controls the injector 22 so that natural gas is injected from the injector 22 at a constant pressure. Then, the control device 30 estimates the fuel passage pressure using the injection pressure of the injector 22.

また、制御装置30は、副室圧と燃料通路圧との圧力差を利用して、逆止弁21の開弁範囲において最も遅角側に対応する上限クランク角度を算出する。ここで、「上限クランク角度」とは、吸気行程の開始により逆止弁21が開弁状態になってから、副室圧とスプリングセット圧との和と、燃料通路圧とが等しくなって、逆止弁21が開弁状態から閉弁状態になるときのクランク角度のことをいう。つまり、上限クランク角度は、副室圧と燃料通路圧との圧力差が、スプリングセット圧と等しくなったときのクランク角度である。なお、エンジン負荷による副室圧の変動に伴い、上限クランク角度は変動するものである。   Further, the control device 30 calculates the upper limit crank angle corresponding to the most retarded side in the valve opening range of the check valve 21 using the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure. Here, the “upper crank angle” means that the sum of the sub chamber pressure and the spring set pressure is equal to the fuel passage pressure after the check valve 21 is opened due to the start of the intake stroke. The crank angle when the stop valve 21 changes from the open state to the closed state. That is, the upper limit crank angle is a crank angle when the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure becomes equal to the spring set pressure. Note that the upper limit crank angle varies as the sub-chamber pressure varies with the engine load.

この上限クランク角度は、実験により得られた副室圧と燃料通路圧との値に基づいて予め求められており、ROMには、副室圧と燃料通路圧との圧力差に対し、クランク角度を関係付けた上限クランク角度算出マップが予め記憶されている。よって、本実施形態における制御装置30は、逆止弁21の開弁範囲において最も遅角側に対応する上限クランク角度を算出する上限クランク角度算出手段としての機能も有する。   This upper limit crank angle is obtained in advance based on the values of the sub chamber pressure and the fuel passage pressure obtained by experiments, and the ROM has a crank angle with respect to the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure. Are stored in advance. Therefore, the control device 30 in the present embodiment also has a function as an upper limit crank angle calculation unit that calculates the upper limit crank angle corresponding to the most retarded side in the valve opening range of the check valve 21.

さらに、制御装置30は、エンジン回転数及び吸気圧を利用して、副室19内に供給されるべき天然ガスの要求燃料量を算出する。ROMには、エンジン回転数及び吸気圧に対し、要求燃料量を関係付けた要求燃料量算出マップが予め記憶されている。よって、本実施形態における制御装置30は、副室19内に供給されるべき天然ガスの要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段としての機能も有する。   Further, the control device 30 calculates the required fuel amount of natural gas to be supplied into the sub chamber 19 using the engine speed and the intake pressure. In the ROM, a required fuel amount calculation map in which the required fuel amount is related to the engine speed and the intake pressure is stored in advance. Therefore, the control device 30 in the present embodiment also has a function as a required fuel amount calculating means for calculating the required fuel amount of natural gas to be supplied into the sub chamber 19.

制御装置30は、算出された要求燃料量、副室圧、及び燃料通路圧を利用して、要求燃料量を副室19に供給するために要するインジェクタ22の開弁時間を算出する。この開弁時間は、インジェクタ22が開弁してから閉弁するまでの時間の長さのことである。インジェクタ22の開弁時間は、インジェクタ22の開弁時間と流量とを関係付けた特性線を用いて算出される。特性線は図2に示すものである。なお、図2では、横軸にインジェクタ22の開弁時間を示し、縦軸にインジェクタ22の流量を示している。   The control device 30 calculates the valve opening time of the injector 22 required for supplying the required fuel amount to the sub chamber 19 using the calculated required fuel amount, sub chamber pressure, and fuel passage pressure. This valve opening time is the length of time from when the injector 22 opens until it closes. The valve opening time of the injector 22 is calculated using a characteristic line that relates the valve opening time of the injector 22 and the flow rate. The characteristic line is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the valve opening time of the injector 22, and the vertical axis indicates the flow rate of the injector 22.

また、この特性線は、エンジン負荷による副室圧の変動、すなわち副室圧と燃料通路圧との圧力差の変動に伴い、その傾きが変化する。図2では、副室圧αのときと副室圧βのときの特性線を示しており、副室圧αは副室圧βよりも高いとする。副室圧αのときの特性線を実線Y1で示し、副室圧βのときの特性線を二点鎖線Y2で示す。ここで、インジェクタ22から噴射される燃料の圧力はほぼ一定であるため、副室圧βのときの燃料通路圧との圧力差は、副室圧αのときの燃料通路圧との圧力差よりも大きくなっている。   In addition, the slope of this characteristic line changes as the sub-chamber pressure varies with the engine load, that is, the pressure difference between the sub-chamber pressure and the fuel passage pressure varies. FIG. 2 shows characteristic lines when the subchamber pressure α and the subchamber pressure β. The subchamber pressure α is assumed to be higher than the subchamber pressure β. A characteristic line at the sub-chamber pressure α is indicated by a solid line Y1, and a characteristic line at the sub-chamber pressure β is indicated by a two-dot chain line Y2. Here, since the pressure of the fuel injected from the injector 22 is substantially constant, the pressure difference from the fuel passage pressure at the sub chamber pressure β is greater than the pressure difference from the fuel passage pressure at the sub chamber pressure α. Is also getting bigger.

図2に示すように、要求燃料量が一定とすると、副室圧βのときのように、副室圧と燃料通路圧との圧力差が大きければ、勢い良く副室19へ天然ガスが吸い込まれるため、インジェクタ22の開弁時間は短くなる。一方、副室圧αのときのように、副室圧と燃料通路圧との圧力差が小さければ、副室19へは緩やかに天然ガスが吸い込まれるため、インジェクタ22の開弁時間は長くなる。なお、図2の特性線は予め実験によって得られたものであり、ROMには、副室圧と燃料通路圧との圧力差に応じたインジェクタ22の開弁時間と流量との関係を示す特性線がY1,Y2以外にも複数記憶されている。よって、本実施形態における制御装置30は、インジェクタ22の開弁時間を算出する開弁時間算出手段としての機能も有する。また、制御装置30は、算出されたインジェクタ22の開弁時間をクランク角度に変換する。   As shown in FIG. 2, when the required fuel amount is constant, if the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure is large as in the case of the sub chamber pressure β, natural gas is sucked into the sub chamber 19 vigorously. Therefore, the valve opening time of the injector 22 is shortened. On the other hand, if the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure is small as in the case of the sub chamber pressure α, the natural gas is slowly sucked into the sub chamber 19 and therefore the valve opening time of the injector 22 becomes long. . The characteristic line in FIG. 2 is obtained in advance by experiment, and the ROM shows the characteristic indicating the relationship between the valve opening time and the flow rate of the injector 22 according to the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure. A plurality of lines are stored in addition to Y1 and Y2. Therefore, the control device 30 in the present embodiment also has a function as valve opening time calculation means for calculating the valve opening time of the injector 22. In addition, the control device 30 converts the calculated valve opening time of the injector 22 into a crank angle.

また、制御装置30は、エンジン回転数及びインジェクタ22の開弁時間からインジェクタ22の開弁開始クランク角度を算出する。開弁開始クランク角度は、上限クランク角度からインジェクタ22の開弁時間に相当するクランク角度を差し引いたクランク角度の値になっている。よって、本実施形態における制御装置30は、インジェクタ22の開弁開始クランク角度算出手段としての機能も有する。   Further, the control device 30 calculates the valve opening start crank angle of the injector 22 from the engine speed and the valve opening time of the injector 22. The valve opening start crank angle is a crank angle value obtained by subtracting the crank angle corresponding to the valve opening time of the injector 22 from the upper limit crank angle. Therefore, the control device 30 in the present embodiment also has a function as a valve opening start crank angle calculation unit of the injector 22.

そして、制御装置30は、算出された開弁開始クランク角度に基づいて、インジェクタ22の開弁開始時期を制御する。よって、本実施形態における制御装置30は、インジェクタ22の開弁開始時期を制御する開弁開始時期制御手段としての機能も有する。   Then, the control device 30 controls the valve opening start timing of the injector 22 based on the calculated valve opening start crank angle. Therefore, the control device 30 in this embodiment also has a function as valve opening start timing control means for controlling the valve opening start timing of the injector 22.

次に、本実施形態の制御装置30がインジェクタ22の開弁開始時期を制御するための処理手順について説明する。
図3に示すように、まず、制御装置30は、クランク角度検出器31からの情報に基づいて算出されたエンジン回転数及び吸気圧センサ32により検出された吸気圧を利用して、副室圧算出マップから副室圧を推定する(ステップS11)。次に、制御装置30は、ステップS11において推定された副室圧と燃料通路圧との圧力差に基づいて、上限クランク角度算出マップから上限クランク角度を算出する(ステップS12)。
Next, a processing procedure for the control device 30 of the present embodiment to control the valve opening start timing of the injector 22 will be described.
As shown in FIG. 3, first, the control device 30 uses the engine speed calculated based on the information from the crank angle detector 31 and the intake pressure detected by the intake pressure sensor 32 to use the sub-chamber pressure. The sub chamber pressure is estimated from the calculation map (step S11). Next, the control device 30 calculates the upper limit crank angle from the upper limit crank angle calculation map based on the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure estimated in step S11 (step S12).

次に、制御装置30は、クランク角度検出器31からの情報に基づいて算出されたエンジン回転数及び吸気圧センサ32により検出された吸気圧を利用して、要求燃料量算出マップから副室19内に供給されるべき天然ガスの要求燃料量を算出する(ステップS13)。次に、制御装置30は、ステップS11において推定された副室圧、燃料通路圧、及び要求燃料量を利用して、特性線からインジェクタ22の開弁時間を算出する(ステップS14)。例えば、副室圧αであるときには、図2に示す特性線Y1を用いて、要求燃料量Fxを得るために必要なインジェクタ22の開弁時間Txが算出される。   Next, the control device 30 uses the engine speed calculated based on the information from the crank angle detector 31 and the intake pressure detected by the intake pressure sensor 32 to calculate the sub chamber 19 from the required fuel amount calculation map. The required fuel amount of natural gas to be supplied is calculated (step S13). Next, the control device 30 calculates the valve opening time of the injector 22 from the characteristic line using the sub-chamber pressure, the fuel passage pressure, and the required fuel amount estimated in step S11 (step S14). For example, when the sub-chamber pressure is α, the valve opening time Tx of the injector 22 required to obtain the required fuel amount Fx is calculated using the characteristic line Y1 shown in FIG.

次に、制御装置30は、エンジン回転数及びインジェクタ22の開弁時間を利用して、インジェクタ22の開弁開始クランク角度を算出する(ステップS15)。ステップS15で算出された開弁開始クランク角度は、ステップS12で算出された上限クランク角度(本実施形態ではクランク角度−130°)からインジェクタ22の開弁時間に相当するクランク角度(本実施形態ではクランク角度70°)差し引いたクランク角度(本実施形態ではクランク角度−200°)になっている。次に、制御装置30は、ステップS15で算出された開弁開始クランク角度に基づいて、インジェクタ22の開弁開始時期を制御する(ステップS16)。   Next, the control device 30 calculates the valve opening start crank angle of the injector 22 using the engine speed and the valve opening time of the injector 22 (step S15). The valve opening start crank angle calculated in step S15 is a crank angle (in this embodiment) corresponding to the valve opening time of the injector 22 from the upper limit crank angle (in the present embodiment, crank angle −130 °) calculated in step S12. The crank angle (crank angle 70 °) is subtracted (in this embodiment, the crank angle is −200 °). Next, the control device 30 controls the valve opening start timing of the injector 22 based on the valve opening start crank angle calculated in step S15 (step S16).

次に、ガスエンジン10の作動の様子について説明する。
図1(b)は、あるエンジン負荷のときにおける1サイクルでの副室圧の変化、及び燃料通路圧からスプリングセット圧を差し引いた圧力の変化を示したグラフである。横軸にクランク角度を示し、縦軸に圧力を示している。また、副室圧の変化を実線L1で示し、燃料通路圧からスプリングセット圧を差し引いた圧力の変化を一点鎖線L2で示している。また、制御装置30は、1サイクル毎に上記ステップS11〜ステップS16の処理を行っている。そして、制御装置30により、上限クランク角度(−130°)、インジェクタ22の開弁時間に相当するクランク角度(70°)、及びインジェクタ22の開弁開始クランク角度(−200°)が算出されたとする。
Next, the operation of the gas engine 10 will be described.
FIG. 1B is a graph showing a change in sub-chamber pressure in one cycle at a certain engine load and a change in pressure obtained by subtracting the spring set pressure from the fuel passage pressure. The abscissa indicates the crank angle, and the ordinate indicates the pressure. Further, the change in the sub chamber pressure is indicated by a solid line L1, and the change in the pressure obtained by subtracting the spring set pressure from the fuel passage pressure is indicated by a one-dot chain line L2. Moreover, the control apparatus 30 performs the process of said step S11-step S16 for every cycle. The control device 30 calculates the upper limit crank angle (−130 °), the crank angle (70 °) corresponding to the valve opening time of the injector 22, and the valve opening start crank angle (−200 °) of the injector 22. To do.

図1(b)に示すように、まず、吸気バルブ16が開弁すると、ピストン12が上死点から下死点に向かって下降して吸気通路14から主室13内へ天然ガスと空気との希薄混合気が吸入されるとともに、ピストン12が下死点に到達して下死点から上死点に向かって上昇する途中で、吸気バルブ16が閉弁される(吸気行程)。   As shown in FIG. 1B, first, when the intake valve 16 is opened, the piston 12 descends from the top dead center toward the bottom dead center, and natural gas and air enter the main chamber 13 from the intake passage 14. The intake valve 16 is closed while the piston 12 reaches the bottom dead center and rises from the bottom dead center toward the top dead center (intake stroke).

この吸気行程において、ピストン12が上死点から下死点に向かって下降すると、副室圧が低下して、副室圧と燃料通路圧との圧力差がスプリングセット圧以上となり、逆止弁21が開弁状態になる。このとき、制御装置30は、逆止弁21が開弁状態である中で、開弁開始クランク角度−200°のときにインジェクタ22が開弁するように、インジェクタ22に対して開弁指令を送り、インジェクタ22から天然ガスが噴射されて、副室19内に天然ガスが供給される。   In this intake stroke, when the piston 12 descends from the top dead center toward the bottom dead center, the sub chamber pressure decreases, the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure exceeds the spring set pressure, and the check valve 21 Is opened. At this time, the control device 30 issues a valve opening command to the injector 22 so that the injector 22 opens when the check valve 21 is in the valve open state when the valve opening start crank angle is −200 °. Then, natural gas is injected from the injector 22, and natural gas is supplied into the sub chamber 19.

次に、ピストン12が上死点に向かって上昇して主室13内の希薄混合気は圧縮される(圧縮行程)。この圧縮行程において、主室13内の希薄混合気は、主室13から噴孔18を介して副室19に流入されるとともに、吸気行程の際に副室19内に供給された天然ガスと、希薄混合気とが混合されて、副室19における空気に対する天然ガスの比が大きくなり、副室19に理論混合気相当の混合気が形成される。   Next, the piston 12 rises toward top dead center, and the lean air-fuel mixture in the main chamber 13 is compressed (compression stroke). In this compression stroke, the lean air-fuel mixture in the main chamber 13 flows into the sub chamber 19 from the main chamber 13 through the nozzle hole 18, and the natural gas supplied into the sub chamber 19 during the intake stroke The lean air-fuel mixture is mixed, and the ratio of natural gas to air in the sub-chamber 19 is increased, and an air-fuel mixture corresponding to the theoretical air-fuel mixture is formed in the sub-chamber 19.

ここで、ピストン12が下死点から上死点に向かって上昇すると、副室19内の圧力が上昇して、副室圧と燃料通路圧との圧力差がスプリングセット圧よりも小さくなり、逆止弁21が閉弁状態になる。このとき、副室19内には、要求燃料量分の天然ガスが供給されている。そして、制御装置30は、インジェクタ22が閉弁するように、インジェクタ22に対して閉弁指令を送り、インジェクタ22からの天然ガスの噴射が終了する。また、この逆止弁21の閉弁状態により、主室13から噴孔18を介して副室19に流入された希薄混合気が、燃料通路20側へ流入してしまうことを防止している。   Here, when the piston 12 rises from the bottom dead center toward the top dead center, the pressure in the sub chamber 19 rises, and the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure becomes smaller than the spring set pressure, and vice versa. The stop valve 21 is closed. At this time, natural gas corresponding to the required fuel amount is supplied into the sub chamber 19. Then, the control device 30 sends a valve closing command to the injector 22 so that the injector 22 is closed, and the injection of natural gas from the injector 22 ends. Further, the closed state of the check valve 21 prevents the lean air-fuel mixture flowing from the main chamber 13 through the nozzle hole 18 into the sub chamber 19 from flowing into the fuel passage 20 side. .

そして、点火プラグ24が作動されて副室19で火花点火が行われる。点火プラグ24による火花点火によって燃焼された副室19内の燃焼ガスは、主室13内へ火炎ジェットとして噴射されることで、主室13内の希薄混合気に着火され燃焼する。   Then, the spark plug 24 is activated and spark ignition is performed in the sub chamber 19. The combustion gas in the sub chamber 19 burned by the spark ignition by the spark plug 24 is injected into the main chamber 13 as a flame jet, so that the lean air-fuel mixture in the main chamber 13 is ignited and burned.

希薄混合気の燃焼により高温高圧になった燃焼ガスがピストン12を押し、ピストン12が上死点から下死点に向かって下降する(膨張行程)。そして、排気バルブ17が開弁して、ピストン12が下死点から上死点に向かって上昇することで、ピストン12が主室13内の燃焼ガスを排気通路15へ押し出す(排気行程)。こうした1サイクルが繰り返されることにより、ピストン12が往復動される。   The combustion gas that has become high temperature and pressure due to the combustion of the lean mixture pushes the piston 12, and the piston 12 descends from the top dead center toward the bottom dead center (expansion stroke). Then, the exhaust valve 17 is opened, and the piston 12 rises from the bottom dead center toward the top dead center, whereby the piston 12 pushes the combustion gas in the main chamber 13 to the exhaust passage 15 (exhaust stroke). By repeating such one cycle, the piston 12 is reciprocated.

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)制御装置30は、副室圧及び燃料通路圧の圧力差を利用して、逆止弁21が開弁していられる限界のタイミングをクランク角度に換算した上限クランク角度(−130°)を算出する。さらに、制御装置30は、要求燃料量分の天然ガスを副室19内に供給するために必要なインジェクタ22の開弁時間を算出するとともに、インジェクタ22の開弁時間に相当するクランク角度(70°)を上限クランク角度から差し引いたインジェクタ22の開弁開始クランク角度(−200°)を算出する。そして、制御装置30は、開弁開始クランク角度に基づいてインジェクタ22の開弁開始時期を制御することで、逆止弁21が開弁状態である中で、インジェクタ22の開弁開始時期をできる限り遅らせている。よって、吸気行程が開始された直後にインジェクタ22が開弁しないため、例えば、吸気行程が開始された直後からインジェクタ22が開弁して副室19へ天然ガスが供給される場合のように、ピストン12が下降することにより副室19内に供給された天然ガスが噴孔18を介して未燃のまま主室13へ吸い込まれてしまうといったことがない。その結果として、燃費悪化を防止することができる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The control device 30 utilizes the pressure difference between the sub chamber pressure and the fuel passage pressure, and the upper limit crank angle (−130 °) obtained by converting the limit timing at which the check valve 21 is opened into the crank angle. Is calculated. Further, the control device 30 calculates the valve opening time of the injector 22 required for supplying the required amount of natural gas into the sub chamber 19 and also calculates the crank angle (70 corresponding to the valve opening time of the injector 22). The valve opening start crank angle (−200 °) of the injector 22 is calculated by subtracting (°) from the upper limit crank angle. Then, the control device 30 controls the valve opening start timing of the injector 22 based on the valve opening start crank angle, so that the valve opening start timing of the injector 22 can be performed while the check valve 21 is in the valve open state. Delayed as long as possible. Therefore, since the injector 22 does not open immediately after the intake stroke is started, for example, when the injector 22 opens and the natural gas is supplied to the sub chamber 19 immediately after the intake stroke is started, As the piston 12 descends, the natural gas supplied into the sub chamber 19 is not sucked into the main chamber 13 through the nozzle hole 18 without being burned. As a result, fuel consumption can be prevented from deteriorating.

(2)排気行程においては、排気の脈動によって、主室13内の圧力が排気通路15内の圧力に相当する比較的低い排気圧力になると、副室19内の圧力が燃料通路20内の圧力よりも低くなり、逆止弁21が開弁する場合がある。しかし、制御装置30が、算出された開弁開始クランク角度に基づいてインジェクタ22の開弁開始時期を制御しているため、排気の脈動によって逆止弁21が開弁しても、天然ガスが不必要に副室19へ供給されることがない。よって、副室19内に天然ガスが吸い込まれ、そのまま噴孔18を介して未燃のまま主室13から排気通路15へ排出されてしまうことがないため、燃費悪化を防止することができる。   (2) In the exhaust stroke, when the pressure in the main chamber 13 becomes a relatively low exhaust pressure corresponding to the pressure in the exhaust passage 15 due to exhaust pulsation, the pressure in the sub chamber 19 is changed to the pressure in the fuel passage 20. The check valve 21 may open. However, since the control device 30 controls the valve opening start timing of the injector 22 based on the calculated valve opening start crank angle, even if the check valve 21 is opened due to the pulsation of the exhaust gas, natural gas is not generated. It is not unnecessarily supplied to the sub chamber 19. Therefore, natural gas is sucked into the sub chamber 19 and is not directly discharged from the main chamber 13 to the exhaust passage 15 through the nozzle hole 18 as it is, so that deterioration of fuel consumption can be prevented.

(3)本実施形態では、インジェクタ22から燃料通路20及び逆止弁21を介して副室19に天然ガスを供給している。よって、副室19周りのスペースが狭くても効率良く副室19に天然ガスを供給することができる。また、インジェクタ22を副室19に直接晒すことがないため、副室19内で発生した火炎によるインジェクタ22の劣化を防ぐことができる。   (3) In this embodiment, natural gas is supplied from the injector 22 to the sub chamber 19 via the fuel passage 20 and the check valve 21. Therefore, even if the space around the sub chamber 19 is narrow, the natural gas can be efficiently supplied to the sub chamber 19. Further, since the injector 22 is not directly exposed to the sub chamber 19, deterioration of the injector 22 due to the flame generated in the sub chamber 19 can be prevented.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、制御装置30は、エンジン回転数及び吸気圧を利用して、副室圧を推定したが、これに限らず、例えば、エンジン回転数及びスロットル開度を利用して、副室圧を推定してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the embodiment, the control device 30 estimates the sub-chamber pressure using the engine speed and the intake pressure. However, the control device 30 is not limited to this, and for example, the sub-chamber is used using the engine speed and the throttle opening. The pressure may be estimated.

○ 実施形態において、制御装置30は、エンジン回転数及び吸気圧を利用して、副室19内に供給されるべき天然ガスの要求燃料量を算出したが、これに限らず、例えば、エンジン回転数及びスロットル開度を利用して、要求燃料量を算出してもよい。   In the embodiment, the control device 30 calculates the required fuel amount of the natural gas to be supplied into the sub chamber 19 using the engine speed and the intake pressure. The required fuel amount may be calculated using the number and the throttle opening.

○ 実施形態では、燃料ガスとして、天然ガスを適用したが、これに限らず、燃料ガスとして、例えば、LPG(液化石油ガス)を適用してもよい。
○ 実施形態では、制御装置30は、インジェクタ22の噴射圧を利用して燃料通路圧を推定し、推定された燃料通路圧と副室圧との圧力差により上限クランク角度を算出したが、これに限らない。インジェクタ22の下流側における燃料通路20の面積は、副室19の面積に比べてかなり小さく、又インジェクタ22の噴射圧は一定であるため、燃料通路圧の変動は副室圧の変動に比べてかなり小さい。よって、制御装置30は、副室圧のみを用いて上限クランク角度を算出してもよい。この場合、上限クランク角度は、実験により得られた副室圧の値に基づいて予め求められており、ROMには、副室圧に対して、上限クランク角度を関係付けた上限クランク角度算出マップが予め記憶されている。
In the embodiment, natural gas is applied as the fuel gas. However, the present invention is not limited to this. For example, LPG (liquefied petroleum gas) may be applied as the fuel gas.
In the embodiment, the control device 30 estimates the fuel passage pressure using the injection pressure of the injector 22, and calculates the upper limit crank angle from the pressure difference between the estimated fuel passage pressure and the sub chamber pressure. Not limited to. Since the area of the fuel passage 20 on the downstream side of the injector 22 is considerably smaller than the area of the sub chamber 19 and the injection pressure of the injector 22 is constant, the fluctuation of the fuel passage pressure is larger than the fluctuation of the sub chamber pressure. Pretty small. Therefore, the control device 30 may calculate the upper limit crank angle using only the sub chamber pressure. In this case, the upper limit crank angle is obtained in advance based on the value of the sub chamber pressure obtained by experiments, and the upper limit crank angle calculation map in which the upper limit crank angle is related to the sub chamber pressure is stored in the ROM. Is stored in advance.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記開弁開始クランク角度算出手段は、エンジン回転数及び前記燃料供給弁の開弁時間を利用して前記開弁開始クランク角度を算出することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のガスエンジン。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) The valve opening start crank angle calculating means calculates the valve opening start crank angle using an engine speed and a valve opening time of the fuel supply valve. The gas engine according to any one of the above.

(ロ)前記燃料ガスは天然ガスであることを特徴とする請求項1〜請求項5及び前記技術的思想(イ)のいずれか一項に記載のガスエンジン。   (B) The gas engine according to any one of claims 1 to 5 and the technical idea (a), wherein the fuel gas is natural gas.

10…ガスエンジン、12…ピストン、13…主室、18…噴孔、19…副室、20…燃料通路、21…逆止弁、22…燃料供給弁としてのインジェクタ、30…副室圧推定手段、上限クランク角度算出手段、要求燃料量算出手段、開弁時間算出手段、開弁開始クランク角度算出手段及び開弁開始時期制御手段としての機能を有する制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas engine, 12 ... Piston, 13 ... Main chamber, 18 ... Injection hole, 19 ... Sub chamber, 20 ... Fuel passage, 21 ... Check valve, 22 ... Injector as fuel supply valve, 30 ... Sub chamber pressure estimation A control device having functions as means, upper limit crank angle calculation means, required fuel amount calculation means, valve opening time calculation means, valve opening start crank angle calculation means, and valve opening start timing control means.

Claims (5)

ピストンに面する主室と、
前記主室に噴孔を介して連通する副室と、
前記副室へ燃料ガスを導く燃料通路と、
前記燃料通路に設けられるとともに前記副室へ燃料ガスを供給する燃料供給弁と、
前記燃料通路における前記燃料供給弁の下流に設けられるとともに前記副室と前記燃料通路との圧力差に基づいて開弁して前記副室への燃料ガスの供給を許容する逆止弁と、
前記副室の圧力を推定する副室圧推定手段と、
前記副室圧推定手段により推定された圧力を利用して前記逆止弁の開弁範囲において最も遅角側に対応する上限クランク角度を算出する上限クランク角度算出手段と、
前記副室内に供給されるべき燃料ガスの要求燃料量を算出する要求燃料量算出手段と、
前記要求燃料量算出手段により算出された要求燃料量及び前記副室の圧力を利用して前記要求燃料量を供給するために要する前記燃料供給弁の開弁時間を算出する開弁時間算出手段と、
前記開弁時間算出手段により算出された開弁時間及び前記上限クランク角度を利用して前記燃料供給弁の開弁開始クランク角度を算出する開弁開始クランク角度算出手段と、
前記開弁開始クランク角度に基づいて前記燃料供給弁の開弁開始時期を制御する開弁開始時期制御手段と、を備えたことを特徴とするガスエンジン。
A main chamber facing the piston,
A sub chamber communicating with the main chamber via a nozzle hole;
A fuel passage for guiding fuel gas to the sub chamber;
A fuel supply valve that is provided in the fuel passage and supplies fuel gas to the sub chamber;
A check valve that is provided downstream of the fuel supply valve in the fuel passage and opens based on a pressure difference between the sub chamber and the fuel passage to allow fuel gas to be supplied to the sub chamber;
Sub chamber pressure estimating means for estimating the pressure of the sub chamber;
Upper limit crank angle calculating means for calculating an upper limit crank angle corresponding to the most retarded side in the valve opening range of the check valve using the pressure estimated by the sub chamber pressure estimating means;
A required fuel amount calculating means for calculating a required fuel amount of fuel gas to be supplied into the sub chamber;
A valve opening time calculating means for calculating a valve opening time of the fuel supply valve required to supply the required fuel quantity by using the required fuel quantity calculated by the required fuel quantity calculating means and the pressure in the sub chamber; ,
Valve opening start crank angle calculating means for calculating the valve opening start crank angle of the fuel supply valve using the valve opening time calculated by the valve opening time calculating means and the upper limit crank angle;
A gas engine comprising: a valve opening start timing control means for controlling a valve opening start timing of the fuel supply valve based on the valve opening start crank angle.
前記副室圧推定手段は、エンジン回転数及び吸気圧に対し、前記副室の圧力を関係付けた副室圧算出マップを用いて前記副室の圧力を推定することを特徴とする請求項1に記載のガスエンジン。   2. The sub-chamber pressure estimating means estimates the sub-chamber pressure using a sub-chamber pressure calculation map in which the sub-chamber pressure is related to the engine speed and the intake pressure. The gas engine described in 1. 前記上限クランク角度算出手段は、前記副室と前記燃料通路との圧力差に対し、クランク角度を関係付けた上限クランク角度算出マップを用いて前記上限クランク角度を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガスエンジン。   The upper limit crank angle calculation means calculates the upper limit crank angle using an upper limit crank angle calculation map in which a crank angle is related to a pressure difference between the sub chamber and the fuel passage. The gas engine according to claim 1 or 2. 前記要求燃料量算出手段は、エンジン回転数及び吸気圧に対し、要求燃料量を関係付けた要求燃料量算出マップを用いて前記要求燃料量を算出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のガスエンジン。   The required fuel amount calculating means calculates the required fuel amount using a required fuel amount calculation map in which the required fuel amount is related to the engine speed and the intake pressure. 4. The gas engine according to any one of 3. 前記開弁時間算出手段は、前記副室と前記燃料通路との圧力差に応じた前記燃料供給弁の開弁時間と流量との関係を示す特性線を用いて前記燃料供給弁の開弁時間を算出することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のガスエンジン。   The valve opening time calculating means uses the characteristic line indicating the relationship between the valve opening time and the flow rate of the fuel supply valve according to the pressure difference between the sub chamber and the fuel passage to open the fuel supply valve. The gas engine according to claim 1, wherein the gas engine is calculated.
JP2010155786A 2010-07-08 2010-07-08 Gas engine Pending JP2012017695A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010155786A JP2012017695A (en) 2010-07-08 2010-07-08 Gas engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010155786A JP2012017695A (en) 2010-07-08 2010-07-08 Gas engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012017695A true JP2012017695A (en) 2012-01-26

Family

ID=45603123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010155786A Pending JP2012017695A (en) 2010-07-08 2010-07-08 Gas engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012017695A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014054080A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 川崎重工業株式会社 Combustion stabilization device for auxiliary chamber gas engine
CN104508275A (en) * 2013-03-22 2015-04-08 川崎重工业株式会社 Fuel supply controlling device for prechamber gas engines
WO2015122058A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 三菱重工業株式会社 Gas engine and method for controlling operation thereof
CN114718722A (en) * 2022-02-24 2022-07-08 潍柴动力股份有限公司 Valve fault detection method and system for precombustion chamber air intake and engine
WO2023048080A1 (en) * 2021-09-22 2023-03-30 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Divided-chamber gas engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014054080A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 川崎重工業株式会社 Combustion stabilization device for auxiliary chamber gas engine
JPWO2014054080A1 (en) * 2012-10-05 2016-08-25 川崎重工業株式会社 Combustion stabilization device for sub-chamber gas engine
CN104508275A (en) * 2013-03-22 2015-04-08 川崎重工业株式会社 Fuel supply controlling device for prechamber gas engines
US9816449B2 (en) 2013-03-22 2017-11-14 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel supply controlling device for divided-chamber gas engine
WO2015122058A1 (en) * 2014-02-17 2015-08-20 三菱重工業株式会社 Gas engine and method for controlling operation thereof
WO2023048080A1 (en) * 2021-09-22 2023-03-30 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Divided-chamber gas engine
CN114718722A (en) * 2022-02-24 2022-07-08 潍柴动力股份有限公司 Valve fault detection method and system for precombustion chamber air intake and engine
CN114718722B (en) * 2022-02-24 2023-03-21 潍柴动力股份有限公司 Valve fault detection method and system for precombustion chamber air intake and engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5357957B2 (en) Control method for sub-chamber gas engine
US4181100A (en) Internal combustion engine operated on injected fuel supplemented with hydrogen
US20050235952A1 (en) Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine
JP4698471B2 (en) engine
US4079703A (en) Internal combustion engine operated on injected fuel supplemented with hydrogen
JP2006183653A (en) Gas fuel engine
JP2012017695A (en) Gas engine
JP4730154B2 (en) Gas fuel engine
JP5060353B2 (en) Sub-chamber engine
KR20170102303A (en) Internal combustion engine, combustion system, and associated method and control method and system
JP5105009B2 (en) Internal combustion engine
US9708987B2 (en) Control apparatus for controlling combustion in compression-ignition internal combustion engine
JP5486645B2 (en) Sub-chamber engine
JP5065168B2 (en) engine
JP4983747B2 (en) Internal combustion engine
JP2008255907A (en) Fuel injection control device for cylinder injection engine
JP5530338B2 (en) Internal combustion engine system
JP5994987B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2017066867A (en) Fuel injection control device
JP5012533B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5181890B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6278779B2 (en) engine
JP2006052664A (en) Internal combustion engine and control method for the same
JP2013234596A (en) Two cycle divided chamber-type gas engine
JP6020266B2 (en) Gaseous fuel combustion control system and gaseous fuel combustion control method