JP2013245603A - Control device of cogeneration system and cogeneration system - Google Patents

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control in objective air-fuel ratio, without using a sensor, in a cogeneration system.SOLUTION: A control device of a cogeneration system includes a reference fuel valve opening calculating part (Step 108) for calculating reference fuel valve opening from a first map of indicating the relationship between throttle valve opening and reference fuel valve opening with every target rotating speed, the target rotating speed, and target throttle valve opening calculated by a throttle valve control part, and controls a fuel valve control actuator with the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculating part as target fuel valve opening (Step 110).

Description

本発明は、コジェネレーションシステムの制御装置およびコジェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a control device for a cogeneration system and a cogeneration system.

コジェネレーションシステムの動力源として使用するガスエンジンの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、ガスエンジン１０は、ガスエンジン１０の吸気ポートに繋がる吸気通路１３の途中に設けられたミキサー１４、ミキサー１４の下流に設けられモータ１６によって作動されるスロットルバルブ１７、および管路１５の途中に設けられ燃料供給量を制御する制御弁１８を備えている。ガスエンジン１０の排気ポートに繋がる排気通路２２には酸素センサ２３が設けられている。   As a type of gas engine used as a power source of a cogeneration system, one shown in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the gas engine 10 is operated by a mixer 14 provided in the middle of an intake passage 13 connected to an intake port of the gas engine 10 and a motor 16 provided downstream of the mixer 14. And a control valve 18 provided in the middle of the pipeline 15 for controlling the fuel supply amount. An oxygen sensor 23 is provided in the exhaust passage 22 connected to the exhaust port of the gas engine 10.

このように構成されたコジェネレーションシステムの動力源として使用するガスエンジンにおいては、特許文献１の図２に示されているように、基準の燃料ガスを使用した基準状態でのストイキ燃焼（理論空燃比での燃焼）となる燃料ガス供給量である基準流量からの実際のストイキ燃焼における燃料ガス供給量のずれ量を学習し（Ｓ４）、前記ずれ量を前記基準流量に加えた値をガスエンジン運転時の燃料ガス供給量の基本流量に設定し（Ｓ５）、前記基本流量に基づいて、ガスエンジンの目標運転状態に対応する目標空燃比とするための希薄基本流量を演算し、その希薄基本流量となるように燃料ガス供給量を制御している（Ｓ５，Ｓ６）。   In a gas engine used as a power source of a cogeneration system configured in this way, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, stoichiometric combustion (theoretical air) in a reference state using a reference fuel gas is used. The amount of deviation of the fuel gas supply amount in the actual stoichiometric combustion from the reference flow rate that is the fuel gas supply amount that becomes the combustion at the fuel ratio is learned (S4), and the value obtained by adding the deviation amount to the reference flow rate is the gas engine The basic flow rate of the fuel gas supply during operation is set (S5), and based on the basic flow rate, a lean basic flow rate for calculating a target air-fuel ratio corresponding to the target operating state of the gas engine is calculated, and the lean basic flow rate is calculated. The fuel gas supply amount is controlled so as to be the flow rate (S5, S6).

特開２００６−７０８７４号公報JP 2006-70874 A

上述したコジェネレーションシステムの動力源として使用するガスエンジンにおいては、前記基本流量の設定、前記希薄基本流量の演算および前記燃料ガス供給の各処理を、空燃比センサを使用することなく行っているが、前記基本流量の設定に使用する燃料ガス供給量のずれ学習では酸素センサ２３の検出値を利用している。すなわち、空燃比センサを用いなくても目的の空燃比に精度良く制御することができるものの、酸素センサを用いるため、その分コストアップとなっていた。   In the gas engine used as the power source of the above-described cogeneration system, the basic flow rate setting, the lean basic flow rate calculation, and the fuel gas supply processing are performed without using an air-fuel ratio sensor. The detected value of the oxygen sensor 23 is used for learning the deviation of the fuel gas supply amount used for setting the basic flow rate. That is, although the air / fuel ratio can be accurately controlled without using the air / fuel ratio sensor, the use of the oxygen sensor increases the cost.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、コジェネレーションシステムの動力源として使用するガスエンジンにおいて、センサを用いることなく、目的の空燃比に精度よく制御することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to accurately control a target air-fuel ratio without using a sensor in a gas engine used as a power source for a cogeneration system. .

上記の課題を解決するため、請求項１に係るコジェネレーションシステムの制御装置の発明は、エンジンと、エンジンに供給される燃料の量を調節する燃料弁と、燃料弁の開度を調節する燃料弁用制御アクチュエータと、エンジンに供給される燃料と空気の量を調節するスロットル弁と、スロットル弁の開度を調節するスロットル弁用制御アクチュエータと、エンジンの回転数を検出する回転数センサと、を備えたコジェネレーションシステムに適用され、燃料弁用制御アクチュエータおよびスロットル弁用制御アクチュエータを制御する制御装置であって、制御装置は、回転数センサにより検出されたエンジンの実際の回転数である実回転数とエンジンの目標回転数とから算出された目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁用制御アクチュエータを制御するスロットル弁制御部と、目標燃料弁開度となるように燃料弁制御アクチュエータを制御する燃料弁制御部と、を備え、燃料弁制御部は、目標回転数毎におけるスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示す第１マップと、目標回転数と、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度とから基準燃料弁開度を算出する基準燃料弁開度算出部を備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータを制御している。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of the control device for a cogeneration system according to claim 1 includes an engine, a fuel valve for adjusting the amount of fuel supplied to the engine, and a fuel for adjusting the opening of the fuel valve. A valve control actuator, a throttle valve that adjusts the amount of fuel and air supplied to the engine, a throttle valve control actuator that adjusts the opening of the throttle valve, a rotational speed sensor that detects the rotational speed of the engine, And a control device that controls the fuel valve control actuator and the throttle valve control actuator. The control device is an actual engine speed detected by a speed sensor. Throttle valve control to achieve the target throttle valve opening calculated from the engine speed and the target engine speed A throttle valve control unit that controls the actuator and a fuel valve control unit that controls the fuel valve control actuator so as to achieve the target fuel valve opening, and the fuel valve control unit has a throttle valve opening at each target rotational speed. Fuel valve opening calculation for calculating the reference fuel valve opening from the first map showing the relationship between the reference fuel valve opening and the target rotational speed and the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit And the fuel valve control actuator is controlled with the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit as the target fuel valve opening.

また請求項２に係る発明は、請求項１において、燃料弁制御部は、エンジンの回転数の変動量が所定値以上である場合には、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度補正量の関係を示す第２マップと、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、エンジンの回転変動偏差と、から燃料弁開度補正量を算出する燃料弁開度補正量算出部をさらに備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度と燃料弁開度補正量算出部により算出された燃料弁開度補正量とから得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータを制御している。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the fuel valve control unit is configured such that when the fluctuation amount of the engine speed is equal to or greater than a predetermined value, the throttle valve opening, the engine rotational fluctuation deviation, and the fuel valve Fuel valve opening correction for calculating the fuel valve opening correction amount from the second map showing the relationship of the opening correction amount, the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit, and the engine rotational fluctuation deviation An amount calculation unit, and the target fuel value obtained from the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit and the fuel valve opening correction amount calculated by the fuel valve opening correction amount calculation unit The fuel valve control actuator is controlled as the valve opening.

また請求項３に係る発明は、請求項２において、燃料弁開度補正量算出部は、所定の短時間毎に燃料弁開度補正量を算出し、燃料弁制御部は、前回の制御周期にて記憶した燃料弁開度補正量に今回の制御周期にて算出した燃料弁開度補正量を加算して燃料弁開度補正値を算出する燃料弁開度補正量算出部をさらに備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度に燃料弁開度補正値算出部により算出された燃料弁開度補正値を加算して得た値を目標燃料弁開度として前記燃料弁制御アクチュエータを制御している。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the fuel valve opening correction amount calculation unit calculates the fuel valve opening correction amount every predetermined short time, and the fuel valve control unit calculates the previous control cycle. A fuel valve opening correction amount calculating unit that calculates a fuel valve opening correction value by adding the fuel valve opening correction amount calculated in the current control cycle to the fuel valve opening correction amount stored in The value obtained by adding the fuel valve opening correction value calculated by the fuel valve opening correction value calculation unit to the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit is set as the target fuel valve opening. The fuel valve control actuator is controlled.

また請求項４に係るコジェネレーションシステムの発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコジェネレーションシステムの制御装置を備えている。   The invention of a cogeneration system according to claim 4 includes the control device for the cogeneration system according to any one of claims 1 to 3.

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、スロットル弁制御部が、回転数センサにより検出されたエンジンの実際の回転数である実回転数とエンジンの目標回転数とから算出された目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁用制御アクチュエータを制御する。一方、燃料弁制御部が、目標燃料弁開度となるように燃料弁制御アクチュエータを制御する。詳細には、基準燃料弁開度算出部が、目標回転数毎におけるスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示す第１マップと、目標回転数と、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度とから基準燃料弁開度を算出する。そして、燃料弁制御部は、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータを制御している。   In the invention according to claim 1 configured as described above, the throttle valve control unit is calculated from the actual engine speed, which is the actual engine speed detected by the engine speed sensor, and the target engine speed. The throttle valve control actuator is controlled so that the target throttle valve opening is obtained. On the other hand, the fuel valve control unit controls the fuel valve control actuator so that the target fuel valve opening degree is reached. Specifically, the reference fuel valve opening calculation unit is calculated by the first map showing the relationship between the throttle valve opening and the reference fuel valve opening for each target rotation speed, the target rotation speed, and the throttle valve control section. The reference fuel valve opening is calculated from the target throttle valve opening. The fuel valve control unit controls the fuel valve control actuator with the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit as the target fuel valve opening.

これにより、燃料弁制御部は、例えば予め記憶されている第１マップと、予め記憶されている要求負荷とエンジン回転数との関係を示すマップから算出される要求負荷に相当するエンジンの目標回転数と、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、から算出された基準燃料弁開度を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータを制御することができる。すなわち、燃料弁制御部は、エンジンの回転数センサの検出値は使用するが、他のセンサの検出値を使用することなく（他のセンサを設けることなく）、燃料弁を制御することができ、ひいては、目的の空燃比に精度よく制御することが可能である。   Thereby, the fuel valve control unit, for example, the target rotation of the engine corresponding to the required load calculated from the first map stored in advance and the map indicating the relationship between the required load stored in advance and the engine speed. The fuel valve control actuator can be controlled using the reference fuel valve opening calculated from the number and the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit as the target fuel valve opening. That is, the fuel valve control unit can control the fuel valve without using the detection value of another sensor (without providing another sensor), although the detection value of the engine speed sensor is used. As a result, it is possible to accurately control the target air-fuel ratio.

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１において、燃料弁制御部は、エンジンの回転数の変動量が所定値以上である場合には、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度補正量の関係を示す第２マップと、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、エンジンの回転変動偏差と、から燃料弁開度補正量を算出する燃料弁開度補正量算出部をさらに備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度と燃料弁開度補正量算出部により算出された燃料弁開度補正量とから得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータを制御している。   In the invention according to claim 2 configured as described above, in claim 1, the fuel valve control unit, when the fluctuation amount of the engine speed is greater than or equal to a predetermined value, The fuel valve opening correction amount is calculated from the second map showing the relationship between the rotation fluctuation deviation and the fuel valve opening correction amount, the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit, and the engine rotation fluctuation deviation. A fuel valve opening correction amount calculation unit that performs the calculation based on the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit and the fuel valve opening correction amount calculated by the fuel valve opening correction amount calculation unit. The fuel valve control actuator is controlled using the obtained value as the target fuel valve opening.

これにより、エンジンの回転数の変動量が所定値以上である場合には、燃料弁開度補正量算出部が、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度補正量の関係を示す第２マップと、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、エンジンの回転変動偏差とから燃料弁開度補正量を算出する。そして、燃料弁制御部は、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度に燃料弁開度補正量算出部により算出された燃料弁開度補正量とから得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータを制御することができる。このときも、燃料弁制御部は、エンジンの回転数センサの検出値は使用するが、他のセンサの検出値を使用することなく（他のセンサを設けることなく）、燃料弁を制御することができる。また、目的の空燃比により精度よく制御することが可能である。さらには、エンジンに供給される燃料の組成、気温、大気圧などが変動しても、その変動に応じた燃料弁に対する開度の補正が可能である。   As a result, when the fluctuation amount of the engine speed is greater than or equal to the predetermined value, the fuel valve opening correction amount calculation unit calculates the relationship among the throttle valve opening, the engine rotation fluctuation deviation, and the fuel valve opening correction amount. The fuel valve opening correction amount is calculated from the second map shown, the target throttle valve opening calculated by the throttle valve controller, and the engine rotational fluctuation deviation. Then, the fuel valve control unit targets the value obtained from the fuel valve opening correction amount calculated by the fuel valve opening correction amount calculation unit to the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit. The fuel valve control actuator can be controlled as the fuel valve opening. At this time, the fuel valve control unit uses the detection value of the engine speed sensor, but controls the fuel valve without using the detection value of another sensor (without providing another sensor). Can do. In addition, it is possible to control accurately with the target air-fuel ratio. Furthermore, even if the composition, temperature, atmospheric pressure, etc. of the fuel supplied to the engine fluctuate, the opening of the fuel valve can be corrected according to the fluctuation.

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項２において、燃料弁開度補正量算出部は、所定の短時間毎に燃料弁開度補正量を算出し、燃料弁制御部は、前回の制御周期にて記憶した燃料弁開度補正量に今回の制御周期にて算出した燃料弁開度補正量を加算して燃料弁開度補正値を算出する燃料弁開度補正量算出部をさらに備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度に燃料弁開度補正値算出部により算出された燃料弁開度補正値を加算して得た値を目標燃料弁開度として前記燃料弁制御アクチュエータを制御している。   In the invention according to Claim 3 configured as described above, in Claim 2, the fuel valve opening correction amount calculation unit calculates the fuel valve opening correction amount every predetermined short time, and the fuel valve control unit Is the fuel valve opening correction amount calculated by adding the fuel valve opening correction amount calculated in the current control cycle to the fuel valve opening correction amount stored in the previous control cycle. A calculation unit is further provided, and a target value obtained by adding the fuel valve opening correction value calculated by the fuel valve opening correction value calculation unit to the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit is set as a target The fuel valve control actuator is controlled as the fuel valve opening.

これにより、燃料弁制御部は、所定の短時間毎に燃料弁開度補正量を算出し、前回の制御周期にて記憶した燃料弁開度補正量に今回の制御周期にて算出した燃料弁開度補正量を加算して算出した燃料弁開度補正値を使用して得た値を目標燃料弁開度とするので、より精度よく制御することが可能となる。   Accordingly, the fuel valve control unit calculates the fuel valve opening correction amount every predetermined short time, and calculates the fuel valve opening correction amount stored in the previous control cycle to the fuel valve calculated in the current control cycle. Since the value obtained by using the fuel valve opening correction value calculated by adding the opening correction amount is set as the target fuel valve opening, control can be performed with higher accuracy.

上記のように構成した請求項４に係るコジェネレーションシステムの発明においては、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコジェネレーションシステムの制御装置を備えている。これにより、上述した請求項１乃至請求項３のいずれか一項に係る作用効果を奏するコジェネレーションシステムを提供することができる。   In the invention of the cogeneration system according to claim 4 configured as described above, the cogeneration system control device according to any one of claims 1 to 3 is provided. Thereby, the cogeneration system which has the effect which concerns on any one of Claim 1 thru | or Claim 3 mentioned above can be provided.

本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram showing an outline of one embodiment of a cogeneration system according to the present invention. 図１に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the control program performed with the control apparatus shown in FIG. 図１に示す制御装置で実行される制御プログラム（スロットルによる回転数制御サブルーチン）のフローチャートである。It is a flowchart of the control program (rotational speed control subroutine by a throttle) performed with the control apparatus shown in FIG. 要求発電量とエンジン目標回転数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between request | requirement electric power generation amount and an engine target speed. エンジン回転数毎における、スロットル開度と燃料弁開度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the throttle opening degree and a fuel valve opening degree for every engine speed. エンジン回転変動偏差、スロットル開度および燃料弁開度補正量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an engine rotation fluctuation deviation, a throttle opening degree, and a fuel valve opening correction amount.

以下、本発明によるコジェネレーションシステム（その制御装置）の一実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態の制御装置９０を備えたコジェネレーションシステム１０の全体構成を説明する図である。コジェネレーションシステム１０は、エンジン２０のクランク軸２３が発電機１０１に連結されて電気エネルギが生成され、エンジン２０の冷却水が排熱回収装置１０２に循環されて熱エネルギが有効利用されるようになっている。コジェネレーションシステム１０は、エンジン２０、燃料ガス供給部３０、空気供給部４０、混合気供給部５０、排気部６０、冷却水循環部７０、回転数センサ８０、制御装置９０などで構成されている。   Hereinafter, an embodiment of a cogeneration system (its control device) according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a cogeneration system 10 including a control device 90 according to an embodiment of the present invention. In the cogeneration system 10, the crankshaft 23 of the engine 20 is connected to the generator 101 to generate electric energy, and the cooling water of the engine 20 is circulated to the exhaust heat recovery device 102 so that the heat energy is effectively used. It has become. The cogeneration system 10 includes an engine 20, a fuel gas supply unit 30, an air supply unit 40, an air-fuel mixture supply unit 50, an exhaust unit 60, a cooling water circulation unit 70, a rotation speed sensor 80, a control device 90, and the like.

エンジン２０は、単気筒のシリンダ２１及びピストン２２と、ピストン２２の往復運動を回転運動に変換して出力するクランク軸２３とを備えている。シリンダ２１の上部には吸気ポート２４及び排気ポート２５と点火プラグ２６が設けられ、シリンダ２１を取り巻くようにウォータジャケット２７が形成されている。本実施形態のエンジン２０ではリーンバーン方式が採用されている。   The engine 20 includes a single-cylinder cylinder 21 and a piston 22, and a crankshaft 23 that converts a reciprocating motion of the piston 22 into a rotational motion and outputs the rotational motion. An intake port 24, an exhaust port 25, and a spark plug 26 are provided at an upper portion of the cylinder 21, and a water jacket 27 is formed so as to surround the cylinder 21. The engine 20 of the present embodiment employs a lean burn method.

燃料ガス供給部３０は、図略のガス供給源から燃料ガスをミキサー５１に供給する燃料ガス通路に相当する部位である。燃料ガス供給部３０には、ガス供給源側から順番に２個の電磁弁３１、３２、ガバナ３３、および燃料弁３４が設けられている。燃料弁３４は、その開度（以下、燃料弁開度という。）を変化させて燃料ガスの供給量を調節する燃料弁用制御アクチュエータ３５を有している。燃料弁３４は、例えばニードルタイプの弁である。空気供給部４０は、空気をミキサー５１に供給する空気通路に相当する部位である。空気供給部４０の途中にはエアクリーナ４１が設けられている。混合気供給部５０は、混合気をエンジン２０の吸気ポート２４に供給する部位である。混合気供給部５０には、燃料ガスと空気とを混合して混合気を作成するミキサー５１、および混合気の供給量を調節するスロットル弁５２が設けられている。スロットル弁５２は、その開度（以下、スロットル開度という。）を変化させて混合気の供給量を調節するスロットル弁用制御アクチュエータ５３を有している。スロットル弁５２は、例えばバタフライタイプの弁である。   The fuel gas supply unit 30 is a part corresponding to a fuel gas passage for supplying fuel gas from a gas supply source (not shown) to the mixer 51. The fuel gas supply unit 30 is provided with two electromagnetic valves 31, 32, a governor 33, and a fuel valve 34 in order from the gas supply source side. The fuel valve 34 has a fuel valve control actuator 35 that adjusts the amount of fuel gas supplied by changing the opening (hereinafter referred to as the fuel valve opening). The fuel valve 34 is, for example, a needle type valve. The air supply unit 40 is a part corresponding to an air passage for supplying air to the mixer 51. An air cleaner 41 is provided in the middle of the air supply unit 40. The air-fuel mixture supply unit 50 is a part that supplies the air-fuel mixture to the intake port 24 of the engine 20. The air-fuel mixture supply unit 50 is provided with a mixer 51 that mixes fuel gas and air to create an air-fuel mixture, and a throttle valve 52 that adjusts the supply amount of the air-fuel mixture. The throttle valve 52 has a throttle valve control actuator 53 that adjusts the supply amount of the air-fuel mixture by changing the opening (hereinafter referred to as the throttle opening). The throttle valve 52 is a butterfly type valve, for example.

上述した燃料弁３４の燃料弁用制御アクチュエータ３５、およびスロットル弁５２のスロットル弁用制御アクチュエータ５３は制御用アクチュエータであり、具体的にはステッピングモータを使用して制御装置９０から制御する。   The fuel valve control actuator 35 of the fuel valve 34 and the throttle valve control actuator 53 of the throttle valve 52 described above are control actuators, and are specifically controlled from the control device 90 using a stepping motor.

排気部６０は、エンジン２０の排気ポート２５から外部へ排気ガスを放出する排気ガス通路に相当する部位である。排気部６０には、排気ポート２５側から順番に排気熱交換器６１、および排気サイレンサー６２が設けられている。冷却水循環部７０は、冷却水を循環してエンジン２０を冷却する冷却水通路に相当する部位である。冷却水は、エンジン２０のウォータジャケット２７から排気熱交換器６１、排熱回収装置１０２を経てウォータジャケット２７に循環するようになっている。これにより、冷却水は、エンジン２０から熱エネルギを受け取るとともに、排気熱交換器６１で排気ガスからも熱エネルギを受け取り、排熱回収装置１０２で熱エネルギを放出する。   The exhaust part 60 is a part corresponding to an exhaust gas passage through which exhaust gas is discharged from the exhaust port 25 of the engine 20 to the outside. The exhaust part 60 is provided with an exhaust heat exchanger 61 and an exhaust silencer 62 in order from the exhaust port 25 side. The cooling water circulation unit 70 is a portion corresponding to a cooling water passage that circulates cooling water and cools the engine 20. The cooling water is circulated from the water jacket 27 of the engine 20 to the water jacket 27 through the exhaust heat exchanger 61 and the exhaust heat recovery device 102. Thus, the cooling water receives thermal energy from the engine 20, receives thermal energy from the exhaust gas at the exhaust heat exchanger 61, and releases thermal energy at the exhaust heat recovery device 102.

回転数センサ８０は、クランク軸２３に固定された回転検出プーリー８１、およびパルス信号を生成するパルス発生器８５を有している。回転検出プーリー８１は、クランク軸２３に固定されて共に回転する鉄製の略円板状の部材であり、外周には複数例えば３つの短歯（図示省略）および１つの長歯（図示省略）をもっている。一方、パルス発生器８５は、回転検出プーリー８１の各歯に臨むように、エンジン２０の外面に固設されている。パルス発生器８５には、磁性体の接近および離隔による磁界変化を検出してパルス波形を出力する磁界検出センサを用いる。   The rotation speed sensor 80 includes a rotation detection pulley 81 fixed to the crankshaft 23 and a pulse generator 85 that generates a pulse signal. The rotation detection pulley 81 is a substantially disk-shaped member made of iron that is fixed to the crankshaft 23 and rotates together, and has a plurality of, for example, three short teeth (not shown) and one long tooth (not shown) on the outer periphery. Yes. On the other hand, the pulse generator 85 is fixed to the outer surface of the engine 20 so as to face each tooth of the rotation detection pulley 81. The pulse generator 85 uses a magnetic field detection sensor that detects a change in the magnetic field due to the approach and separation of the magnetic material and outputs a pulse waveform.

制御装置９０は、エンジン２０の運転を制御する部位である。制御装置９０は、燃料弁用制御アクチュエータ３５およびスロットル弁用制御アクチュエータ５３を制御して、燃料弁開度およびスロットル開度を調整し、かつ点火プラグ２６の点火タイミングを制御する。   The control device 90 is a part that controls the operation of the engine 20. The control device 90 controls the fuel valve control actuator 35 and the throttle valve control actuator 53, adjusts the fuel valve opening and the throttle opening, and controls the ignition timing of the spark plug 26.

次に、燃料弁用制御アクチュエータ３５およびスロットル弁用制御アクチュエータ５３の作動について図２，３を参照して説明する。制御装置９０は、コジェネレーションシステムが定常運転中において、図２に示すフローチャートに対応するプログラムを所定の短時間（例えば数十から数百ミリ秒）毎に実行している。   Next, the operation of the fuel valve control actuator 35 and the throttle valve control actuator 53 will be described with reference to FIGS. The control device 90 executes a program corresponding to the flowchart shown in FIG. 2 every predetermined short time (for example, tens to hundreds of milliseconds) while the cogeneration system is in steady operation.

制御装置９０は、ステップ１０２において、要求発電量を取得する。要求発電量は、コジェネレーションシステムが設置されている家庭、オフィス、工場などで消費されている電力量（消費電力量）すなわち発電負荷を電力計などで検出し、その検出した電力量に設定されたり、または所定の一定値に設定されたりする。前者の場合には、電力計によって検出された電力計を読み込むことで要求発電量を取得する。後者の場合には、予め記憶した値を読み込むことで要求発電量を取得する。   In step 102, the control device 90 acquires the required power generation amount. The required power generation amount is set to the amount of power detected by detecting the amount of power consumed by the home, office, factory, etc. where the cogeneration system is installed (power consumption), that is, the power generation load, with a power meter. Or set to a predetermined constant value. In the former case, the required power generation amount is acquired by reading the wattmeter detected by the wattmeter. In the latter case, the required power generation amount is acquired by reading a value stored in advance.

制御装置９０は、ステップ１０４において、取得した要求発電量と要求発電量−目標回転数マップとから要求発電量に相当するエンジン２０の目標回転数を算出する。要求発電量−目標回転数マップは、要求発電量とエンジン２０の目標回転数（回転数）との関係を示すマップであり、制御装置９０または記憶装置（図示省略）に予め記憶されている。要求発電量−目標回転数マップは、図４に示すように、要求発電量が大きくなるほどエンジン２０の目標回転数は高く（大きく）なるように設定されている。なお、エンジン２０のアイドリング状態においてエンジン２０は最低発電量を出力するように、目標回転数が所定の最低回転数（アイドリング状態に相当）にて要求発電量が少なくとも最低出力発電量に相当する値となるようになっている。   In step 104, the control device 90 calculates the target rotational speed of the engine 20 corresponding to the required power generation amount from the acquired required power generation amount and the required power generation amount-target rotational speed map. The required power generation amount-target rotational speed map is a map showing the relationship between the required power generation amount and the target rotational speed (rotational speed) of the engine 20, and is stored in advance in the control device 90 or a storage device (not shown). As shown in FIG. 4, the required power generation amount-target rotational speed map is set such that the target rotational speed of the engine 20 increases (increases) as the required power generation amount increases. Note that the required power generation amount is a value corresponding to at least the minimum output power generation amount with the target rotation speed being a predetermined minimum rotation speed (corresponding to the idling state) so that the engine 20 outputs the minimum power generation amount in the idling state of the engine 20. It comes to become.

制御装置９０は、ステップ１０６において、スロットルによる回転数制御を行う。具体的には、制御装置９０は、図３に示すスロットルによる回転数制御サブルーチンを実行する。制御装置９０は、ステップ２０２において、今回の目標回転数ｒ（ｎ）から実回転数ｒ（ｎ）を減算して今回の回転差ｄ（ｎ）を算出する。今回の目標回転数ｒ（ｎ）は、今回算出したエンジン２０の目標回転数であり、先にステップ１０４にて算出されたものである。実回転数ｒ（ｎ）は、回転数センサ８０によって今回実際に検出されたエンジン２０の回転数である。   In step 106, the control device 90 performs rotation speed control using the throttle. Specifically, the control device 90 executes a rotation speed control subroutine by the throttle shown in FIG. In step 202, the control device 90 subtracts the actual rotational speed r (n) from the current target rotational speed r (n) to calculate the current rotational difference d (n). The current target rotational speed r (n) is the target rotational speed of the engine 20 calculated this time, and is previously calculated in step 104. The actual rotational speed r (n) is the rotational speed of the engine 20 that is actually detected this time by the rotational speed sensor 80.

制御装置９０は、ステップ２０４において、スロットル開度を演算する。この演算は、ＰＩＤ制御を行うことを前提とするものである。ＰＩＤ制御はＰ動作、Ｉ動作、Ｄ動作を組み合わせてフィードバック制御を行うものである。Ｐ動作は偏差に比例した出力を出す動作（比例動作）であり、Ｉ動作は偏差の時間積分に比例した出力を出す動作（積分動作）であり、Ｄ動作は偏差の時間的変化率に比例した出力を出す動作（微分動作）である。ＰＩＤ制御に限られず、フィードバック制御であれば、Ｐ動作のみのＰ制御でもよく、Ｐ動作およびＩ動作を組み合わせるＰＩ制御でもよい。   In step 204, the control device 90 calculates the throttle opening. This calculation is premised on performing PID control. PID control performs feedback control by combining P operation, I operation, and D operation. The P operation is an operation that outputs an output proportional to the deviation (proportional operation), the I operation is an operation that outputs an output proportional to the time integration of the deviation (integration operation), and the D operation is proportional to the time change rate of the deviation. This is an operation (differential operation) for outputting the output. The feedback control is not limited to PID control, and may be P control with only P action, or PI control in combination with P action and I action.

ステップ２０４において具体的には、下記数１によって今回のスロットル開度Ｐout(ｎ)を算出する。
（数１）
Pout＝Kp×{(ｒ(ｎ)−ｙ(ｎ))＋Td×((ｒ(ｎ)−ｙ(ｎ))−(ｒ(ｎ−１)−ｙ(ｎ−１)))}＋S(ｎ)
ここで、ｒ(ｎ)は今回（現在）のエンジン目標回転数（ｍｉｎ−１）であり、ｒ(ｎ−１)は前回（１周期前）のエンジン目標回転数（ｍｉｎ−１）である。ｙ(ｎ)は今回（現在）のエンジン実回転数（ｍｉｎ−１）であり、ｙ(ｎ−１)は前回（１周期前）のエンジン実回転数（ｍｉｎ−１）である。Ｋｐは比例ゲインであり、Ｔｄは微分項ゲインである。S(ｎ)は今回の積分項補正値である。S(０)はスロットル開度の初期値である。 Specifically, in step 204, the current throttle opening Pout (n) is calculated by the following equation (1).
(Equation 1)
Pout = Kp × {(r (n) −y (n)) + Td × ((r (n) −y (n)) − (r (n−1) −y (n−1)))} + S ( n)
Here, r (n) is the current (current) target engine speed (min −1 ), and r (n−1) is the previous (one cycle before) target engine speed (min −1 ). . y (n) is the current (current) actual engine speed (min −1 ), and y (n−1) is the previous (one cycle before) actual engine speed (min −1 ). Kp is a proportional gain, and Td is a differential term gain. S (n) is the current integral term correction value. S (0) is the initial value of the throttle opening.

今回の積分項補正値S(ｎ)は、下記数２によって算出される。
（数２）
S(ｎ)＝Kp×(１／Ｔｉ)×(ｒ(ｎ)−ｙ(ｎ))＋S(ｎ−１)
ここで、S(ｎ−１)は前回の積分項補正値である。Ｔｉは積分項ゲインである。 The current integral term correction value S (n) is calculated by the following equation (2).
(Equation 2)
S (n) = Kp × (1 / Ti) × (r (n) −y (n)) + S (n−1)
Here, S (n-1) is the previous integral term correction value. Ti is an integral term gain.

制御装置９０は、ステップ２０６において、スロットル移動量を演算する。スロットル移動量は、前回のスロットル開度Ｐout(ｎ−１)から今回のスロットル開度Ｐout(ｎ)を減算して算出される。   In step 206, the control device 90 calculates the throttle movement amount. The throttle movement amount is calculated by subtracting the current throttle opening Pout (n) from the previous throttle opening Pout (n-1).

ステップ２０６で算出されたスロットル移動量が上限値より大きい場合には、制御装置９０は、ステップ２０８にて「ＹＥＳ」と判定し、前回算出したスロットル開度Ｐout(ｎ−１)に上限値を加算した値をスロットル目標位置に設定する（スロットル２１２）。一方、スロットル移動量が上限値以下である場合には、制御装置９０は、ステップ２０８にて「ＮＯ」と判定し、今回算出したスロットル開度Ｐout(ｎ)をスロットル目標位置に設定する（スロットル２１０）。なお、ステップ２０８で使用する上限値は、スロットルの単位時間あたりの移動量の上限値である。この上限値を超えた値を設定すると制御装置内部で記憶している位置と実際のスロットルの位置がずれてしまうため上限値を設定してこれ以上の値の移動を禁止するようにする。   When the throttle movement amount calculated in step 206 is larger than the upper limit value, the control device 90 determines “YES” in step 208 and sets the upper limit value to the previously calculated throttle opening Pout (n−1). The added value is set as the throttle target position (throttle 212). On the other hand, when the throttle movement amount is equal to or smaller than the upper limit value, the control device 90 determines “NO” in step 208 and sets the throttle opening Pout (n) calculated this time as the throttle target position (throttle throttle). 210). Note that the upper limit value used in step 208 is the upper limit value of the movement amount of the throttle per unit time. If a value exceeding this upper limit value is set, the position stored in the control device and the actual throttle position will deviate, so an upper limit value is set to prohibit further movement.

制御装置９０は、スロットル２１４において、スロットル弁５２を、回転数センサ８０により検出されたエンジン２０の実際の回転数である実回転数とエンジンの目標回転数とから算出されたスロットル目標位置である目標スロットル弁開度とするべく、スロットル弁用制御アクチュエータ５３を制御する（スロットル弁制御部）。すなわち、スロットル弁５２によってエンジン２０の回転数がフィードバック制御（ＰＩＤ制御）をされている。
制御装置９０は、上述したステップ２１４の処理後は、プログラムをステップ２１６に進め本サブルーチンを終了して、図２のステップ１０８に進める。 In the throttle 214, the control device 90 has the throttle valve 52 at the throttle target position calculated from the actual rotational speed that is the actual rotational speed of the engine 20 detected by the rotational speed sensor 80 and the target rotational speed of the engine. The throttle valve control actuator 53 is controlled to achieve the target throttle valve opening (throttle valve control unit). In other words, the rotational speed of the engine 20 is feedback controlled (PID control) by the throttle valve 52.
After the process of step 214 described above, the control device 90 advances the program to step 216, ends this subroutine, and advances to step 108 in FIG.

制御装置９０は、ステップ１０８において、目標燃料弁開度を算出する。目標燃料弁開度は、基準燃料弁開度と次回燃料弁開度補正値（後述する）とを加算した値である。基準燃料弁開度は、エンジン２０の目標回転数毎におけるスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示す第１マップと、ステップ１０４で算出されたエンジン２０の目標回転数と、ステップ１０６（スロットル弁制御部）で算出された目標スロットル弁開度とから算出される。基準燃料弁開度は、燃料弁開度の基準となる値である。   In step 108, the control device 90 calculates the target fuel valve opening. The target fuel valve opening is a value obtained by adding a reference fuel valve opening and a next fuel valve opening correction value (described later). The reference fuel valve opening is a first map showing the relationship between the throttle valve opening and the reference fuel valve opening for each target revolution of the engine 20, the target revolution of the engine 20 calculated in step 104, It is calculated from the target throttle valve opening calculated by 106 (throttle valve control unit). The reference fuel valve opening is a value serving as a reference for the fuel valve opening.

制御装置９０は、ステップ１０８において、基準燃料弁開度を算出し（基準燃料弁開度算出部）、この基準燃料弁開度に次回燃料弁開度補正値を加算して目標燃料弁開度を算出する。次回燃料弁開度補正値が０であるときは、基準燃料弁開度が目標燃料弁開度となる。   In step 108, the control device 90 calculates the reference fuel valve opening (reference fuel valve opening calculation unit), adds the next fuel valve opening correction value to the reference fuel valve opening, and sets the target fuel valve opening. Is calculated. When the next fuel valve opening correction value is 0, the reference fuel valve opening becomes the target fuel valve opening.

第１マップは、図５に示すように、エンジン２０の目標回転数毎におけるスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示すものであり、制御装置９０または記憶装置（図示省略）に予め記憶されている。第１マップは、複数の曲線…，ｆ(ｎ−４)，ｆ(ｎ−３)，ｆ(ｎ−２)，ｆ(ｎ−１)，ｆ(ｎ)，ｆ(ｎ＋１)，ｆ(ｎ＋２)，ｆ(ｎ＋３)，…を有している。これらｆ(ｎ−４)，ｆ(ｎ−３)，ｆ(ｎ−２)，ｆ(ｎ−１)，ｆ(ｎ)，ｆ(ｎ＋１)，ｆ(ｎ＋２)，ｆ(ｎ＋３)は、それぞれエンジン２０の回転数がｎ−４，ｎ−３，ｎ−２，ｎ−１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３であるときのスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示すものである。   As shown in FIG. 5, the first map shows the relationship between the throttle valve opening and the reference fuel valve opening at each target rotational speed of the engine 20, and is stored in the control device 90 or a storage device (not shown). Stored in advance. The first map has a plurality of curves..., F (n-4), f (n-3), f (n-2), f (n-1), f (n), f (n + 1), f ( n + 2), f (n + 3),. These f (n-4), f (n-3), f (n-2), f (n-1), f (n), f (n + 1), f (n + 2), f (n + 3) are The relationship between the throttle valve opening and the reference fuel valve opening when the rotational speed of the engine 20 is n-4, n-3, n-2, n-1, n, n + 1, n + 2, n + 3, respectively. It is.

スロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係においては、スロットル弁開度が小さい場合には、スロットル弁開度が大きくなるにしたがって燃料弁開度が小さくなるように設定され、スロットル弁開度が大きい場合には、スロットル弁開度が大きくなるにしたがって燃料弁開度が大きくなるように設定されている。すなわち、スロットル弁開度が小さいときには大きい値である燃料弁開度は、スロットル弁開度が大きくなるにしたがって、最小値までは大きい減少率で減少するが、その最小値以降は小さい増加率で増加する。また、エンジン２０の回転数（目標回転数）が大きいほど燃焼弁開度（同一スロットル弁開度であるとき）は大きくなるように設定されている。   The relationship between the throttle valve opening and the reference fuel valve opening is set such that when the throttle valve opening is small, the fuel valve opening decreases as the throttle valve opening increases. When the degree is large, the fuel valve opening is set to increase as the throttle valve opening increases. That is, the fuel valve opening, which is a large value when the throttle valve opening is small, decreases with a large decreasing rate up to the minimum value as the throttle valve opening increases, but with a small increasing rate after the minimum value. To increase. Further, the combustion valve opening (when the throttle valve opening is the same) is set to increase as the engine speed (target speed) of the engine 20 increases.

例えば、目標回転数がｎであるときであって、スロットル開度がＡＳであるときには、第１マップにおいて、目標回転数ｎに対応する曲線ｆ(ｎ)が選択される。そして、その曲線ｆ(ｎ)においてスロットル開度ＡＳに対応する燃料弁開度ＡＦが基準燃料弁開度として算出される。   For example, when the target rotational speed is n and the throttle opening is AS, the curve f (n) corresponding to the target rotational speed n is selected in the first map. Then, on the curve f (n), the fuel valve opening AF corresponding to the throttle opening AS is calculated as the reference fuel valve opening.

なお、第１マップは次のように作成される。予め特性を計測してあるミキサー５１を使用して、負荷（発電負荷）とエンジン回転数とスロットル開度と燃料弁との関係を計測する。計測方法は、負荷とエンジン回転数を固定して燃料弁開度を調整しスロットル開度を成り行き制御として排気の成分（O２濃度やNOｘ濃度など）を確認しながら要求する空燃比となる様に調整して燃料弁開度とスロットル開度を測定する。その測定結果（燃料弁開度とスロットル開度との関係）を第１マップとする。 The first map is created as follows. Using the mixer 51 whose characteristics have been measured in advance, the relationship among the load (power generation load), the engine speed, the throttle opening, and the fuel valve is measured. The measurement method is to fix the load and engine speed, adjust the fuel valve opening, and adjust the throttle opening so that the required air-fuel ratio is confirmed while checking the exhaust components (O 2 concentration, NOx concentration, etc.) And adjust the fuel valve opening and throttle opening. The measurement result (relation between the fuel valve opening and the throttle opening) is taken as the first map.

制御装置９０は、ステップ１１０において、燃料弁開度が目標燃料弁開度（ステップ１０８で算出された）となるように燃料弁制御アクチュエータ３５を制御する（燃料弁制御部）。制御装置９０は、ステップ１１２において、ステップ２０６で算出されたスロットル移動量が上限値より小さいか否かを判定する。スロットル移動量が上限値以上である場合には、制御装置９０は、ステップ１１２にて「ＮＯ」と判定し、プログラムをステップ１２２に進める。   In step 110, the control device 90 controls the fuel valve control actuator 35 so that the fuel valve opening becomes the target fuel valve opening (calculated in step 108) (fuel valve control unit). In step 112, the control device 90 determines whether or not the throttle movement amount calculated in step 206 is smaller than the upper limit value. If the throttle movement amount is equal to or greater than the upper limit value, control device 90 determines “NO” in step 112 and advances the program to step 122.

制御装置９０は、ステップ１２２において、要求発電量に変更があるか否かを判定する。要求発電量に変更がある場合には、制御装置９０は、ステップ１２２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ１０２に戻す。一方、要求発電量に変更がない場合には、制御装置９０は、ステップ１２２にて「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ１０６に戻す。   In step 122, the control device 90 determines whether or not there is a change in the required power generation amount. If there is a change in the required power generation amount, the control device 90 determines “YES” in step 122 and returns the program to step 102. On the other hand, if there is no change in the required power generation amount, the control device 90 determines “NO” in step 122 and returns the program to step 106.

また、スロットル移動量が上限値より小さい場合には、制御装置９０は、ステップ１１２にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ１１４に進める。制御装置９０は、ステップ１１４において、エンジン２０の回転数の変動量を示すエンジン２０の回転変動偏差ｈ(ｎ)を算出する。この回転変動偏差ｈ(ｎ)は、今回算出する回転変動偏差であり、下記数３によって算出される。
（数３）
ｈ(ｎ)＝Ａ×(ｄ(ｎ)−ｄ(ｎ−１))＋Ｂ×ｈ(ｎ−１)
ｄ(ｎ)＝ｒ(ｎ)−ｙ(ｎ)
ここで、ｄ(ｎ)は今回（現在）の制御差分（回転差）であり、ｄ(ｎ−１)は前回（１周期前）の制御差分である。ｈ(ｎ)は今回の回転変動偏差であり、ｈ(ｎ−１)は前回の回転変動偏差であり、ｈ(０)は回転変動偏差の初期値である。ｒ(ｎ)、ｙ(ｎ)は上述と同様である。Ａ，Ｂは係数である。 If the throttle movement amount is smaller than the upper limit value, control device 90 determines “YES” in step 112, and advances the program to step 114. In step 114, control device 90 calculates a rotational fluctuation deviation h (n) of engine 20 that indicates the amount of fluctuation in the rotational speed of engine 20. This rotational fluctuation deviation h (n) is the rotational fluctuation deviation calculated this time, and is calculated by the following equation (3).
(Equation 3)
h (n) = A * (d (n) -d (n-1)) + B * h (n-1)
d (n) = r (n) -y (n)
Here, d (n) is the current (current) control difference (rotational difference), and d (n−1) is the previous (one cycle before) control difference. h (n) is the current rotational fluctuation deviation, h (n-1) is the previous rotational fluctuation deviation, and h (0) is an initial value of the rotational fluctuation deviation. r (n) and y (n) are the same as described above. A and B are coefficients.

回転変動偏差が偏差基準値（所定値）未満である場合には、空燃比が狙いの範囲内にあるため燃料弁開度を補正する必要はないので、制御装置９０は、ステップ１１６にて「ＮＯ」（補正は不要）と判定し、プログラムをステップ１２２に進める。一方、回転変動偏差が偏差基準値以上である場合には、空燃比が狙いの範囲外にあるため燃料弁開度を補正する必要があるので、制御装置９０は、ステップ１１６にて「ＹＥＳ」（補正は必要）と判定し、プログラムをステップ１１８に進める。   When the rotational fluctuation deviation is less than the deviation reference value (predetermined value), the air-fuel ratio is within the target range, so there is no need to correct the fuel valve opening. It is determined as “NO” (no correction is necessary), and the program proceeds to Step 122. On the other hand, if the rotational fluctuation deviation is greater than or equal to the deviation reference value, the air-fuel ratio is outside the target range and the fuel valve opening needs to be corrected. It is determined that correction is necessary, and the program proceeds to step 118.

制御装置９０は、ステップ１１８以降において、次回の周期で使用する燃料弁開度補正値（次回燃料弁開度補正値）を算出する（燃料弁開度補正値算出部）。具体的には、最初に燃料弁開度の補正量を算出し（燃料弁開度補正量算出部：ステップ１１８）、現在の燃料弁開度補正値にその算出した補正量を加算して次回燃料弁開度補正値を算出する（ステップ１２０）。   After step 118, the control device 90 calculates a fuel valve opening correction value (next fuel valve opening correction value) to be used in the next cycle (fuel valve opening correction value calculation unit). Specifically, first, the correction amount of the fuel valve opening is calculated (fuel valve opening correction amount calculating unit: step 118), and the calculated correction amount is added to the current fuel valve opening correction value to calculate the next time. A fuel valve opening correction value is calculated (step 120).

補正量は、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度の補正量の関係を示す第２マップと、ステップ１０６で算出された目標スロットル弁開度と、エンジン２０の回転変動偏差とから算出される。第２マップは、図６に示すように、スロットル弁開度とエンジンの回転変動偏差との関係（組み合わせ）毎に、その関係に相当する燃料弁開度の補正量を示すものであり、制御装置９０または記憶装置（図示省略）に予め記憶されている。   The correction amount includes the second map indicating the relationship between the throttle valve opening, the engine rotational fluctuation deviation, and the fuel valve opening correction quantity, the target throttle valve opening calculated in step 106, and the engine 20 rotational fluctuation deviation. And calculated from As shown in FIG. 6, the second map shows the correction amount of the fuel valve opening corresponding to the relationship for each relationship (combination) between the throttle valve opening and the engine rotational fluctuation deviation. It is stored in advance in the device 90 or a storage device (not shown).

エンジンの回転変動偏差が固定されている場合には、スロットル開度が大きくなるにしたがって補正量は大きくなるように設定されている。また、エンジンの回転変動偏差が０より小さい場合には、補正量はほとんど０である。エンジンの回転変動偏差が０より大きい場合には、回転変動偏差が大きくなるにしたがって補正量は大きくなるように設定され、スロットル開度が大きくなるにしたがって補正量は大きくなるように設定されている。   When the engine rotational fluctuation deviation is fixed, the correction amount is set to increase as the throttle opening increases. When the engine rotational fluctuation deviation is smaller than 0, the correction amount is almost zero. When the engine rotational fluctuation deviation is greater than 0, the correction amount is set to increase as the rotational fluctuation deviation increases, and the correction amount is set to increase as the throttle opening increases. .

第２マップは次のように作成される。燃料弁開度をずらして空燃比を計測しながら、基準値からのスロットル開度の変化量を計測して燃料弁開度との関係を補正量とする。すなわち、ある目標回転数（例えばｎ回転）に係る曲線（例えばｆ（ｎ））にて燃料弁およびスロットルが安定している状態において、燃料弁開度を所定量だけ変化させる。これにより、スロットル弁５２は成り行きで制御（フィードバック制御）される。この時のエンジン２０の回転数の変動量と空燃比を計測しており、その計測値から要求する空燃比とほぼ等しくなるために必要となる、スロットル開度毎における、変化させた燃料弁開度量と計測したエンジン２０の回転数の変動量との関係を第２マップとする。   The second map is created as follows. While measuring the air-fuel ratio by shifting the fuel valve opening, the amount of change in the throttle opening from the reference value is measured, and the relationship with the fuel valve opening is used as the correction amount. That is, the fuel valve opening is changed by a predetermined amount in a state where the fuel valve and the throttle are stable on a curve (for example, f (n)) relating to a certain target speed (for example, n rotation). As a result, the throttle valve 52 is controlled (feedback control). The amount of change in the rotational speed of the engine 20 and the air-fuel ratio at this time are measured, and the changed fuel valve opening at each throttle opening required to be substantially equal to the required air-fuel ratio from the measured value. The relationship between the amount and the measured fluctuation amount of the rotational speed of the engine 20 is defined as a second map.

再び説明をフローチャートに戻すと、次回燃料弁開度補正値が算出された後、制御装置９０は、プログラムをステップ１２２に進める。その後のステップ１０８においては、制御装置９０は、今回算出された基準燃料弁開度に、前回の周期にステップ１２０で算出された燃料弁開度補正値（次回燃料弁開度補正値）を加算して得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータ５３を制御することとなる。   Returning the description to the flowchart again, after the next fuel valve opening correction value is calculated, the control device 90 advances the program to step 122. In the subsequent step 108, the control device 90 adds the fuel valve opening correction value (next fuel valve opening correction value) calculated in step 120 to the previous period to the reference fuel valve opening calculated this time. The fuel valve control actuator 53 is controlled using the obtained value as the target fuel valve opening.

上述した実施形態においては、スロットル弁制御部（ステップ１０６）が、回転数センサ８０により検出されたエンジン２０の実際の回転数である実回転数とエンジン２０の目標回転数とから算出された目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁用制御アクチュエータ５３を制御する。一方、燃料弁制御部（ステップ１１０）が、目標燃料弁開度となるように燃料弁制御アクチュエータ３５を制御する。詳細には、基準燃料弁開度算出部（ステップ１０８）が、目標回転数毎におけるスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示す第１マップと、目標回転数と、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度とから基準燃料弁開度を算出する。そして、燃料弁制御部（ステップ１１０）は、基準燃料弁開度算出部（ステップ１０８）により算出された基準燃料弁開度を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータ３５を制御している。   In the above-described embodiment, the throttle valve control unit (step 106) is a target calculated from the actual rotational speed that is the actual rotational speed of the engine 20 detected by the rotational speed sensor 80 and the target rotational speed of the engine 20. The throttle valve control actuator 53 is controlled so that the throttle valve opening degree is obtained. On the other hand, the fuel valve control unit (step 110) controls the fuel valve control actuator 35 so that the target fuel valve opening degree is reached. Specifically, the reference fuel valve opening calculation unit (step 108) has a first map showing the relationship between the throttle valve opening and the reference fuel valve opening for each target rotation speed, the target rotation speed, and the throttle valve control. The reference fuel valve opening is calculated from the target throttle valve opening calculated in the unit. The fuel valve control unit (step 110) controls the fuel valve control actuator 35 with the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit (step 108) as the target fuel valve opening.

これにより、燃料弁制御部（ステップ１１０）は、例えば予め記憶されている第１マップと、予め記憶されている要求負荷とエンジン回転数との関係を示すマップから算出される要求負荷に相当するエンジンの目標回転数と、スロットル弁制御部（ステップ１０６）で算出された目標スロットル弁開度と、から算出された基準燃料弁開度を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータ３５を制御することができる。すなわち、燃料弁制御部は（ステップ１１０）、エンジンの回転数センサ８０の検出値は使用するが、他のセンサの検出値を使用することなく（他のセンサを設けることなく）、燃料弁３４を制御することができ、ひいては、目的の空燃比に精度よく制御することが可能である。   Thus, the fuel valve control unit (step 110) corresponds to a required load calculated from, for example, a first map stored in advance and a map indicating the relationship between the required load stored in advance and the engine speed. The fuel valve control actuator 35 is controlled using the reference fuel valve opening calculated from the target engine speed and the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit (step 106) as the target fuel valve opening. be able to. That is, the fuel valve control unit (step 110) uses the detected value of the engine speed sensor 80, but does not use the detected value of another sensor (without providing another sensor), the fuel valve 34. Therefore, it is possible to accurately control the target air-fuel ratio.

また、燃料弁制御部は、エンジン２０の回転数の変動量が所定値以上である場合には、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度補正量の関係を示す第２マップと、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、エンジンの回転変動偏差と、から燃料弁開度補正量を算出する燃料弁開度補正量算出部（ステップ１１８）をさらに備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度と燃料弁開度補正量算出部により算出された燃料弁開度補正量とから得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータ３５を制御している。   Further, the fuel valve control unit, when the fluctuation amount of the rotational speed of the engine 20 is equal to or larger than a predetermined value, shows a second map indicating the relationship among the throttle valve opening, the engine rotational fluctuation deviation, and the fuel valve opening correction amount. And a fuel valve opening correction amount calculation unit (step 118) for calculating a fuel valve opening correction amount from the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit and the engine rotation fluctuation deviation, Fuel valve control using the value obtained from the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit and the fuel valve opening correction amount calculated by the fuel valve opening correction amount calculation unit as the target fuel valve opening The actuator 35 is controlled.

これにより、エンジン２０の回転数の変動量が所定値以上である場合には、燃料弁開度補正量算出部が、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度補正量の関係を示す第２マップと、スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、エンジンの回転変動偏差とから燃料弁開度補正量を算出する。そして、燃料弁制御部は、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度に燃料弁開度補正量算出部により算出された燃料弁開度補正量とから得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータ３５を制御することができる。このときも、燃料弁制御部は、エンジンの回転数センサ８０の検出値は使用するが、他のセンサの検出値を使用することなく（他のセンサを設けることなく）、燃料弁３４を制御することができる。また、目的の空燃比により精度よく制御することが可能である。さらには、エンジンに供給される燃料の組成、気温、大気圧などが変動しても、その変動に応じた燃料弁に対する開度の補正が可能である。   Thereby, when the fluctuation amount of the rotation speed of the engine 20 is equal to or greater than a predetermined value, the fuel valve opening correction amount calculation unit calculates the relationship among the throttle valve opening, the engine rotation fluctuation deviation, and the fuel valve opening correction amount. The fuel valve opening correction amount is calculated from the second map indicating the target throttle valve opening calculated by the throttle valve control unit and the engine rotational fluctuation deviation. Then, the fuel valve control unit targets the value obtained from the fuel valve opening correction amount calculated by the fuel valve opening correction amount calculation unit to the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit. The fuel valve control actuator 35 can be controlled as the fuel valve opening. Also at this time, the fuel valve control unit uses the detection value of the engine speed sensor 80 but controls the fuel valve 34 without using the detection value of another sensor (without providing another sensor). can do. In addition, it is possible to control accurately with the target air-fuel ratio. Furthermore, even if the composition, temperature, atmospheric pressure, etc. of the fuel supplied to the engine fluctuate, the opening of the fuel valve can be corrected according to the fluctuation.

また、燃料弁開度補正量算出部（ステップ１１８）は、所定の短時間毎に燃料弁開度補正量を算出し、燃料弁制御部は、前回の制御周期にて記憶した燃料弁開度補正量に今回の制御周期にて算出した燃料弁開度補正量を加算して燃料弁開度補正値を算出する燃料弁開度補正量算出部（ステップ１２０）をさらに備え、基準燃料弁開度算出部により算出された基準燃料弁開度に燃料弁開度補正値算出部により算出された燃料弁開度補正値を加算して得た値を目標燃料弁開度として燃料弁制御アクチュエータ３５を制御している（ステップ１０８）。   The fuel valve opening correction amount calculation unit (step 118) calculates the fuel valve opening correction amount every predetermined short time, and the fuel valve control unit stores the fuel valve opening correction amount stored in the previous control cycle. A fuel valve opening correction amount calculation unit (step 120) for calculating a fuel valve opening correction value by adding the fuel valve opening correction amount calculated in the current control cycle to the correction amount is further provided. The value obtained by adding the fuel valve opening correction value calculated by the fuel valve opening correction value calculation unit to the reference fuel valve opening calculated by the degree calculation unit is set as the target fuel valve opening, and the fuel valve control actuator 35 Is controlled (step 108).

これにより、燃料弁制御部は、所定の短時間毎に燃料弁開度補正量を算出し、前回の制御周期にて記憶した燃料弁開度補正量に今回の制御周期にて算出した燃料弁開度補正量を加算して算出した燃料弁開度補正値を使用して得た値を目標燃料弁開度とするので、より精度よく制御することが可能となる。   Accordingly, the fuel valve control unit calculates the fuel valve opening correction amount every predetermined short time, and calculates the fuel valve opening correction amount stored in the previous control cycle to the fuel valve calculated in the current control cycle. Since the value obtained by using the fuel valve opening correction value calculated by adding the opening correction amount is set as the target fuel valve opening, control can be performed with higher accuracy.

またコジェネレーションシステムの発明においては、上述したコジェネレーションシステムの制御装置９０を備えている。これにより、上述した作用効果を奏するコジェネレーションシステムを提供することができる。   In the invention of the cogeneration system, the above-described cogeneration system control device 90 is provided. Thereby, the cogeneration system which has the effect mentioned above can be provided.

上述したように、本発明は、燃料弁３４で燃料ガスの調整を行い、スロットル弁５３にてエンジン回転数を制御するシステムで、希薄燃焼（リーンバーン）方式を採用するエンジン制御に対して特に有効である。すなわち、希薄燃料方式の場合、空燃比がより希薄になるとエンジン回転数制御はスロットルの制御だけでは収束できずに不安定になり回転数が変動するために回転変動状態による補正を行う事が必要となる。この補正は燃料弁開度の調整により行うことができる。なお、理論空燃比（ストイキ）方式の場合は空燃比を多少変更してもスロットル制御だけである程度制御が可能となってしまうが、本発明は、希薄燃焼（リーンバーン）方式だけでなく、理論空燃比（ストイキ）方式にも適用可能である。   As described above, the present invention is a system in which the fuel gas is adjusted by the fuel valve 34 and the engine speed is controlled by the throttle valve 53, and particularly for engine control employing a lean burn system. It is valid. That is, in the case of a lean fuel system, if the air-fuel ratio becomes leaner, the engine speed control cannot be converged by the throttle control alone and becomes unstable and the speed fluctuates. It becomes. This correction can be performed by adjusting the fuel valve opening. In the case of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric) method, even if the air-fuel ratio is slightly changed, control is possible to some extent only by throttle control. However, the present invention is not limited to the lean burn method. It can also be applied to an air-fuel ratio (stoichiometric) system.

なお、上述した実施形態においては、燃料弁開度補正量が固定された場合（すなわち補正量が少なくとも一定値より大きくなった状態が一定時間以上継続した場合）には、第１マップをその燃料弁開度補正量（一定値）で補正（学習）してそれを新しい第１マップとして更新するようにしてもよい。   In the embodiment described above, when the fuel valve opening correction amount is fixed (that is, when the state where the correction amount is at least larger than a certain value continues for a certain period of time), the first map is displayed as the fuel for the fuel. It may be corrected (learned) with the valve opening correction amount (a constant value) and updated as a new first map.

なお、エンジン２０は、点火プラグを備えていないタイプ（例えば、ピストンによって空気を圧縮し、シリンダ内の高温空気に燃料を噴射することで自然着火させるディーゼルエンジン）のものでもよい。   The engine 20 may be of a type that does not include a spark plug (for example, a diesel engine that spontaneously ignites by compressing air with a piston and injecting fuel into high-temperature air in the cylinder).

また、上述した実施形態においては、燃料弁開度補正値（次回燃料弁開度補正値）を今回燃料弁開度補正値と燃料弁開度補正量との和で表しているが（すなわち所定の短時間毎に算出した燃料弁開度補正量を積算した値で表しているが）、スロットル開度（目標スロットル開度）、回転変動偏差の基準および燃料弁補正値の値のとり方により回転変動偏差および第２マップから燃料弁開度補正値を直接算出するようにしてもよい。回転変動偏差の基準をより細分化して燃料弁補正量を大きめにとる事で燃料弁補正値の積算値に近い値を直接マップ化する事は可能であるからである。   In the above-described embodiment, the fuel valve opening correction value (next fuel valve opening correction value) is represented by the sum of the current fuel valve opening correction value and the fuel valve opening correction amount (that is, a predetermined value). The value is calculated by integrating the fuel valve opening correction amount calculated every short period of time), but the throttle opening (target throttle opening), the reference for rotation fluctuation deviation, and the rotation of the fuel valve correction value The fuel valve opening correction value may be directly calculated from the fluctuation deviation and the second map. This is because it is possible to directly map a value close to the integrated value of the fuel valve correction value by further subdividing the reference of the rotational fluctuation deviation and increasing the fuel valve correction amount.

１０…コジェネレーションシステム、２０…エンジン、３０…燃料ガス供給部、３４…燃料弁、３５…燃料弁用制御アクチュエータ、５２…スロットル弁、５３…スロットル弁用制御アクチュエータ、４０…空気供給部、５０…混合器供給部、６０…排気部、７０…冷却水循環部、８０…回転数センサ、９０…制御装置（スロットル弁制御部、燃料弁制御部、基準燃料弁開度算出部、燃料弁開度補正量算出部、燃料弁開度補正値算出部）。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cogeneration system, 20 ... Engine, 30 ... Fuel gas supply part, 34 ... Fuel valve, 35 ... Fuel valve control actuator, 52 ... Throttle valve, 53 ... Throttle valve control actuator, 40 ... Air supply part, 50 ... Mixer supply part, 60 ... Exhaust part, 70 ... Cooling water circulation part, 80 ... Rotational speed sensor, 90 ... Control device (throttle valve control part, fuel valve control part, reference fuel valve opening calculation part, fuel valve opening degree Correction amount calculation unit, fuel valve opening correction value calculation unit).

Claims (4)

エンジンと、
前記エンジンに供給される燃料の量を調節する燃料弁と、
前記燃料弁の開度を調節する燃料弁用制御アクチュエータと、
前記エンジンに供給される前記燃料と空気の量を調節するスロットル弁と、
前記スロットル弁の開度を調節するスロットル弁用制御アクチュエータと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、を備えたコジェネレーションシステムに適用され、前記燃料弁用制御アクチュエータおよび前記スロットル弁用制御アクチュエータを制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
前記回転数センサにより検出された前記エンジンの実際の回転数である実回転数と前記エンジンの目標回転数とから算出された目標スロットル弁開度となるように前記スロットル弁用制御アクチュエータを制御するスロットル弁制御部と、
目標燃料弁開度となるように前記燃料弁制御アクチュエータを制御する燃料弁制御部と、を備え、
前記燃料弁制御部は、前記目標回転数毎におけるスロットル弁開度と基準燃料弁開度との関係を示す第１マップと、前記目標回転数と、前記スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、から基準燃料弁開度を算出する基準燃料弁開度算出部を備え、前記基準燃料弁開度算出部により算出された前記基準燃料弁開度を前記目標燃料弁開度として前記燃料弁制御アクチュエータを制御しているコジェネレーションシステムの制御装置。 Engine,
A fuel valve for adjusting the amount of fuel supplied to the engine;
A fuel valve control actuator for adjusting the opening of the fuel valve;
A throttle valve for adjusting the amount of fuel and air supplied to the engine;
A throttle valve control actuator for adjusting the opening of the throttle valve;
A control device for controlling the fuel valve control actuator and the throttle valve control actuator, which is applied to a cogeneration system including a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the engine;
The control device includes:
The throttle valve control actuator is controlled so that a target throttle valve opening calculated from an actual engine speed detected by the engine speed sensor and an engine target engine speed is obtained. A throttle valve control unit;
A fuel valve control unit that controls the fuel valve control actuator so as to achieve a target fuel valve opening,
The fuel valve control unit includes a first map showing a relationship between a throttle valve opening and a reference fuel valve opening for each target rotational speed, the target rotational speed, and a target throttle calculated by the throttle valve control part. A reference fuel valve opening calculation unit that calculates a reference fuel valve opening from the valve opening, and the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculation unit is used as the target fuel valve opening A control device of a cogeneration system that controls the fuel valve control actuator. 請求項１において、
前記燃料弁制御部は、
前記エンジンの回転数の変動量が所定値以上である場合には、スロットル弁開度、エンジンの回転変動偏差および燃料弁開度補正量の関係を示す第２マップと、前記スロットル弁制御部で算出された目標スロットル弁開度と、前記エンジンの回転変動偏差と、から燃料弁開度補正量を算出する燃料弁開度補正量算出部をさらに備え、
前記基準燃料弁開度算出部により算出された前記基準燃料弁開度と前記燃料弁開度補正量算出部により算出された燃料弁開度補正量とから得た値を前記目標燃料弁開度として前記燃料弁制御アクチュエータを制御しているコジェネレーションシステムの制御装置。 In claim 1,
The fuel valve controller
When the fluctuation amount of the engine speed is greater than or equal to a predetermined value, a second map showing the relationship among the throttle valve opening, the engine rotation fluctuation deviation, and the fuel valve opening correction amount, and the throttle valve control unit A fuel valve opening correction amount calculation unit for calculating a fuel valve opening correction amount from the calculated target throttle valve opening and the engine rotation fluctuation deviation;
A value obtained from the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculating unit and the fuel valve opening correction amount calculated by the fuel valve opening correction amount calculating unit is used as the target fuel valve opening. A control device of a cogeneration system that controls the fuel valve control actuator. 請求項２において、
前記燃料弁開度補正量算出部は、所定の短時間毎に前記燃料弁開度補正量を算出し、
前記燃料弁制御部は、
前回の制御周期にて記憶した燃料弁開度補正量に今回の制御周期にて算出した燃料弁開度補正量を加算して燃料弁開度補正値を算出する燃料弁開度補正量算出部をさらに備え、
前記基準燃料弁開度算出部により算出された前記基準燃料弁開度に前記燃料弁開度補正値算出部により算出された燃料弁開度補正値を加算して得た値を前記目標燃料弁開度として前記燃料弁制御アクチュエータを制御しているコジェネレーションシステムの制御装置。 In claim 2,
The fuel valve opening correction amount calculation unit calculates the fuel valve opening correction amount every predetermined short time,
The fuel valve controller
A fuel valve opening correction amount calculation unit that calculates a fuel valve opening correction value by adding the fuel valve opening correction amount calculated in the current control cycle to the fuel valve opening correction amount stored in the previous control cycle Further comprising
A value obtained by adding the fuel valve opening correction value calculated by the fuel valve opening correction value calculator to the reference fuel valve opening calculated by the reference fuel valve opening calculator is the target fuel valve. A control device of a cogeneration system that controls the fuel valve control actuator as an opening. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のコジェネレーションシステムの制御装置を備えているコジェネレーションシステム。

The cogeneration system provided with the control apparatus of the cogeneration system as described in any one of Claims 1 thru | or 3.

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