JP6278779B2 - engine - Google Patents
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Description
本発明は、点火点を覆うプラグカバー内を点火室とする点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、前記燃焼室に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段と、
混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、前記空燃比調整手段を制御する制御手段とを備えたエンジンに関する。
In the present invention, a spark plug having an ignition chamber inside the plug cover that covers the ignition point is attached to a cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and a combustion chamber facing the piston is provided in the plug cover. Air-fuel ratio adjusting means for adjusting the excess air ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber;
The present invention relates to an engine including control means for controlling the air-fuel ratio adjusting means so as to adjust the excess air ratio of the air-fuel mixture to a stoichiometric range or a stoichiometric range close to the stoichiometric range and a lean range larger than the stoichiometric range.
かかるエンジンは、点火点を覆うプラグカバー内を点火室とし、そのプラグカバーに点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔を備えた点火プラグ(以下、プレチャンバー点火プラグと称する場合がある)がシリンダヘッドに装着されたものである。
そして、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内やリーン範囲内に調整すべく、制御手段により空燃比調整手段が制御される。
ちなみに、このようなエンジンは、例えば、ヒートポンプ式空調システムにおいて、ヒートポンプの駆動用として用いられ、コージェネレーションシステムにおいて、発電機の駆動用として用いられる。
In such an engine, an ignition plug (hereinafter referred to as a pre-chamber ignition plug) having a communication hole that communicates between the ignition chamber and the combustion chamber facing the piston is formed in the plug cover that covers the ignition point. Is mounted on the cylinder head.
Then, the air-fuel ratio adjusting means is controlled by the control means so as to adjust the excess air ratio of the air-fuel mixture within the stoichiometric range or the lean range.
Incidentally, such an engine is used, for example, for driving a heat pump in a heat pump type air conditioning system, and used for driving a generator in a cogeneration system.
つまり、このようなプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、吸気工程において燃焼室に吸気された混合気を圧縮工程において点火室に流入させて、燃焼膨張行程において点火室内の混合気をプレチャンバー点火プラグにより火花点火させ、その点火により形成された燃焼火炎を連通孔を通して燃焼室に噴出させることにより、燃焼室内の混合気を着火させるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
そして、このように、点火室に流入させた混合気を火花点火させて、点火室内で一旦燃焼させ、その燃焼火炎を連通孔から燃焼室に噴出させることにより、燃焼火炎を燃焼室内に急速に拡がらせることができるので、混合気として、空気過剰率が大きい希薄混合気を用いる場合でも、安定して燃焼させることができる。
That is, in an engine equipped with such a pre-chamber ignition plug, the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber in the intake step flows into the ignition chamber in the compression step, and the air-fuel mixture in the ignition chamber is pre-chamber ignited in the combustion expansion stroke. Sparks are ignited by a plug, and a combustion flame formed by the ignition is ejected to the combustion chamber through the communication hole, thereby igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber (see, for example, Patent Document 1).
In this way, the air-fuel mixture flowing into the ignition chamber is spark-ignited, burned once in the ignition chamber, and the combustion flame is ejected from the communication hole into the combustion chamber, so that the combustion flame is rapidly brought into the combustion chamber. Since it can be expanded, even when a lean air-fuel mixture having a large excess air ratio is used as the air-fuel mixture, stable combustion can be achieved.
ところで、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内やリーン範囲内に調整するエンジンでは、特に、空気過剰率を次第に高くしているとき(即ち、リーン側に調整しているとき)に、燃焼室内で失火する失火異常が発生し易い。
そして、従来のプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、通常の点火プラグ(プラグカバーを有さず、点火室のない点火プラグ)を備えたエンジンに比べて、失火異常が発生すると、その失火異常を解消するのが遅くなるという問題があった。
つまり、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、点火室内に燃焼済みのガスが残留するため、通常の点火プラグを備えたエンジンに比べて、点火点周囲の燃料濃度が薄くなって着火性が低下し易いので、失火異常を解消するのが遅くなると考えられる。
特に、混合気の空気過剰率が高くなるほど、このような失火異常を解消するのが遅くなるという問題が顕著になる。
By the way, in an engine that adjusts the excess air ratio of the air-fuel mixture within the stoichiometric range or the lean range, particularly when the excess air ratio is gradually increased (that is, adjusted to the lean side), It is easy for misfire to occur.
And when an engine with a pre-chamber spark plug has a misfire abnormality compared to an engine with a normal spark plug (a spark plug without a cover and without an ignition chamber), the misfire abnormality There was a problem that it was slow to resolve.
In other words, in an engine equipped with a pre-chamber spark plug, the burned gas remains in the ignition chamber, so that the fuel concentration around the ignition point is lighter and the ignitability is lower than in an engine equipped with a normal spark plug. Since it is easy to do, it is thought that it will be late to eliminate the misfire abnormality.
In particular, as the air excess ratio of the air-fuel mixture increases, the problem that it becomes slower to eliminate such misfire abnormality becomes more prominent.
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレチャンバー点火プラグを備えながらも、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを速め得る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 an object of the present invention is to provide an engine that has a pre-chamber ignition plug and can quickly eliminate the misfire abnormality when the misfire abnormality occurs. It is in.
本発明に係るエンジンは、点火点を覆うプラグカバー内を点火室とする点火プラグがシリンダヘッドに装着され、前記点火室とピストンに面する燃焼室とを連通する連通孔が前記プラグカバーに備えられ、
前記燃焼室に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段と、
混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、前記空燃比調整手段を制御する制御手段とを備えたものであって、
第1特徴構成は、前記燃焼室内の失火を検出する失火検出手段と、
前記制御手段が空気過剰率を次第に高くすべく前記空燃比調整手段を制御しているときに、前記失火検出手段の検出情報に基づいて、前記失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に前記失火が発生したサイクル数の前記所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達する失火異常を判定する失火異常判定手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記失火異常判定手段により前記失火異常が判定されると、その失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前に設定される目標失火解消時点での空気過剰率が、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅で減少した目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく前記空燃比調整手段を制御するように構成されている点にある。
In the engine according to the present invention, an ignition plug having an ignition chamber inside the plug cover that covers the ignition point is mounted on the cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and the combustion chamber facing the piston is provided in the plug cover. And
Air-fuel ratio adjusting means for adjusting the excess air ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber;
Control means for controlling the air-fuel ratio adjusting means to adjust the excess air ratio of the air-fuel mixture to the stoichiometric range or the stoichiometric range close thereto and the lean range larger than the stoichiometric range,
The first characteristic configuration is misfire detection means for detecting misfire in the combustion chamber;
When the control means is controlling the air-fuel ratio adjustment means to gradually increase the excess air ratio, a predetermined cycle after the misfire start time when the misfire has occurred for the first time based on the detection information of the misfire detection means. A misfire abnormality determining means for determining a misfire abnormality in which a misfire occurrence rate that is a ratio of the number of cycles in which the misfire has occurred to a predetermined value during a period of time reaches a predetermined value;
When the misfire abnormality is determined by the misfire abnormality determining means, after the misfire abnormality is determined, the same number of cycles as the number of cycles from the misfire start time to the misfire abnormality determination time elapses. The excess air ratio at the target misfire elimination time set before or at the time when the misfire has decreased is more than twice the increase in the excess air ratio from the misfire start time to the misfire abnormality determination time The air / fuel ratio adjusting means is configured to control the air excess ratio so as to gradually lower the air excess ratio so that the target air excess ratio is obtained.
本発明の発明者らは、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、失火異常が発生したときにそれの解消を速めるようにすべく鋭意研究し、図3及び図4に示すように、従来のプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンと、通常の点火プラグ(プラグカバーを有さず、点火室のない点火プラグ)を備えたエンジンとで、失火異常の解消の形態に有意差があることを見出した。
ちなみに、図3は、従来のプレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおける失火異常の解消の形態を示し、図4は、通常の点火プラグを備えたエンジンにおける失火異常の解消の形態を示す。
The inventors of the present invention have intensively studied to accelerate the resolution of a misfire abnormality in an engine equipped with a pre-chamber spark plug, as shown in FIG. 3 and FIG. We found that there is a significant difference in the form of eliminating misfire abnormalities between an engine with a pre-chamber spark plug and an engine with a normal spark plug (a spark plug without a plug cover and without an ignition chamber). It was.
Incidentally, FIG. 3 shows a form of eliminating misfire abnormalities in an engine equipped with a conventional pre-chamber spark plug, and FIG. 4 shows a form of solving misfire abnormalities in an engine equipped with a normal spark plug.
即ち、失火検出手段により、燃焼室内の失火の有無が検出されるようにした。又、空気過剰率を次第に高くすべく空燃比調整手段が制御手段により制御されているときに、失火異常判定手段により、失火検出手段の検出情報に基づいて、失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に失火が発生したサイクル数の所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達すると、失火異常であると判定されるようにした。 That is, the misfire detection means detects the presence or absence of misfire in the combustion chamber. Further, when the air-fuel ratio adjusting means is controlled by the control means so as to gradually increase the excess air ratio, the misfire abnormality determining means determines the misfire start time at which misfire has occurred for the first time based on the detection information of the misfire detecting means. Later, when the misfire occurrence rate, which is a ratio of the number of cycles in which misfire occurred during the elapse of the predetermined cycle number, to the predetermined cycle number reaches a predetermined value, it is determined that the misfire is abnormal.
図3及び図4に示す例では、シリンダ内の平均有効圧が所定値以下(例えば、略0)になると、失火が発生したと見做すようにして、失火検出手段がシリンダ内の圧力を検出するシリンダ内圧力センサを備えて構成されている。そして、例えば、所定サイクル数を100サイクルとし、失火異常と判定する失火発生率である所定値を3%として、100サイクル経過するまでに、失火が3回以上発生すると、失火異常と判定するように構成されている。 In the example shown in FIGS. 3 and 4, when the average effective pressure in the cylinder becomes equal to or less than a predetermined value (for example, approximately 0), it is assumed that misfire has occurred, and the misfire detection means adjusts the pressure in the cylinder. An in-cylinder pressure sensor for detection is provided. For example, the predetermined number of cycles is set to 100 cycles, the predetermined value that is the misfire occurrence rate to be determined as misfiring abnormality is set to 3%, and when misfiring occurs three times or more by the end of 100 cycles, it is determined that misfiring abnormality occurs. It is configured.
図3及び図4はいずれも、エンジンの回転速度を一定に維持した状態で、燃料流量を所定の減少率で減少させて、空気過剰率を次第に高くしたときの失火の発生状態の推移、及び、失火発生率が所定値に達して失火異常と判定した時点から、失火異常を判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量を増大させて、空気過剰率を次第に低くしたときの失火異常の発生状態の推移を、エンジンのサイクル数の経過と共に示したものである。図3及び図4において、失火開始時点をPsで示し、失火異常の判定時点をPrで示す。但し、図3において、燃料流量の推移は実線にて示す。 3 and 4 both show the transition of the misfire occurrence state when the fuel flow rate is decreased at a predetermined reduction rate and the excess air ratio is gradually increased with the engine speed kept constant, and From the time when the misfire occurrence rate reaches a predetermined value and it is determined that the misfire is abnormal, the fuel flow rate is increased at the same rate as the decrease rate of the fuel flow rate before the misfire abnormality is determined, and the excess air ratio is gradually lowered. The transition of the occurrence state of the misfire abnormality is shown with the passage of the number of cycles of the engine. 3 and 4, the misfire start time is indicated by Ps, and the misfire abnormality determination time is indicated by Pr. However, in FIG. 3, the transition of the fuel flow rate is indicated by a solid line.
図4に示すように、通常の点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常の判定時点Prから、それを判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量の増加を開始すると、その開始後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数と略同数のサイクル数が経過して、失火が発生しなくなる。
一方、図3に示すように、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常の判定時点Prから、それを判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量の増加を開始すると、その開始後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略2倍のサイクル数が経過した時点Paで、失火が発生しなくなる。
つまり、通常の点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常が判定されると、燃料流量を失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの燃料流量の減少幅と略同幅増大させると、即ち、空気過剰率を失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの空気過剰率の増大幅と同幅減少すると、失火異常が解消される。
これに対して、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常が判定されると、燃料流量を失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの燃料流量の減少幅の2倍以上の幅増大させないと、即ち、空気過剰率を失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅減少しないと、失火異常が解消されないことがわかる。
As shown in FIG. 4, in an engine equipped with a normal spark plug, when an increase in fuel flow rate is started at the same rate as the decrease rate of the fuel flow rate before the determination from the misfire abnormality determination time Pr, After the start, the number of cycles approximately the same as the number of cycles from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr elapses, and the misfire does not occur.
On the other hand, as shown in FIG. 3, in the engine equipped with the pre-chamber spark plug, the increase in the fuel flow rate is started at the same rate as the decrease rate of the fuel flow rate before the determination from the misfire abnormality determination time Pr. Then, after the start, the misfire does not occur at a time point Pa at which approximately twice the number of cycles from the misfire start time point Ps to the misfire abnormality determination time point Pr has elapsed.
In other words, in an engine equipped with a normal spark plug, when a misfire abnormality is determined, the fuel flow rate is increased by approximately the same width as the decrease in the fuel flow rate from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr. When the excess air ratio is reduced by the same amount as the increase in the excess air ratio from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr, the misfire abnormality is eliminated.
On the other hand, in an engine equipped with a pre-chamber spark plug, when a misfire abnormality is determined, the fuel flow rate is at least twice as wide as the decrease in the fuel flow rate from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr. It is understood that the misfire abnormality cannot be resolved unless the excess air ratio is increased, that is, the excess air ratio is not reduced by more than twice the increase in the excess air ratio from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr.
そこで、本願では、失火異常が判定された後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前の時点、即ち、失火異常の判定時点Prから、失火異常を判定する前の燃料流量の空気過剰率の減少率と同率の減少率で空気過剰率を低くすると、通常の点火プラグを備えたエンジンでは失火が解消される時点、又は、その時点よりも前の時点に、目標失火解消時点Ptを設定する。
又、目標空気過剰率を、失火開始時点Psでの空気過剰率よりも低く設定する。
そして、失火異常判定手段により失火異常が判定されると、制御手段により、目標失火解消時点Ptでの空気過剰率が、失火開始時点から失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅で減少した目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく空燃比調整手段が制御されるようにした。
従って、プレチャンバー点火プラグを備えながらも、失火異常が発生したときには、それを解消できる時点を、通常の点火プラグを備えたエンジンにおいて失火異常を解消できる時点と同等とする、又は、その時点に近づけることができて、失火異常を解消するのを速めることができるようになった。
Therefore, in the present application, after the misfire abnormality is determined, the time when the same number of cycles as the number of cycles from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr has passed or before, that is, the misfire abnormality determination When the excess air ratio is lowered at the same rate as the decrease rate of the excess air ratio of the fuel flow before the misfire abnormality is determined from the time point Pr, when the misfire is eliminated in an engine equipped with a normal spark plug, or The target misfire elimination time point Pt is set at a time point before that time point.
Further, the target excess air ratio is set lower than the excess air ratio at the misfire start time Ps.
When a misfire abnormality is determined by the misfire abnormality determining means, the control means causes the excess air ratio at the target misfire cancellation time point Pt to be 2 of the increase in the excess air ratio from the misfire start time to the misfire abnormality determination time. The air-fuel ratio adjusting means is controlled so as to gradually lower the excess air ratio so that the target excess air ratio decreases with a width more than doubled .
Therefore, even if a pre-chamber spark plug is provided, when a misfire abnormality occurs, the time point at which it can be resolved is equivalent to the time point at which the misfire abnormality can be resolved in an engine equipped with a normal spark plug, or at that time point It was possible to get closer and quicken the resolution of misfire abnormalities.
第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記失火異常が判定される前の空気過剰率の増大率と同率の減少率で、空気過剰率を前記失火異常の判定時点から低くした場合に、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数の略2倍のサイクル数が前記失火異常の判定時点から経過した時点で達する空気過剰率と略同じ空気過剰率に、前記目標空気過剰率が設定される点にある。
In addition to the first feature configuration, the second feature configuration is
When the excess air ratio is lowered from the time of determination of the misfire abnormality at a rate of decrease equal to the increase rate of the excess air ratio before the misfire abnormality is determined, from the misfire start time to the determination time of the misfire abnormality The target air excess ratio is set to an air excess ratio that is substantially the same as the air excess ratio that is reached when a cycle number approximately twice that of the above-mentioned number of cycles elapses after the misfire abnormality determination time.
図3から判明するように、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常の判定時点Prから、燃料流量を失火異常が判定される前の燃料流量の減少率と同率の増大率で増大すると、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略2倍のサイクル数が経過した時点Paで、失火異常が解消する。
つまり、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンでは、失火異常が判定されると、燃料流量を、失火異常の判定時点Prよりも、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの燃料流量の減少幅の2倍以上の幅増大させると、即ち、混合気の空気過剰率を、失火異常の判定時点Prよりも、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅減少すると、失火異常が解消される。
上記特徴構成によれば、目標失火解消時点Ptでは、混合気の空気過剰率が、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの空気過剰率の増大幅の2倍程度の幅ほど低くなっているので、目標失火解消時点Ptで失火異常が確実に解消されるようにすることが可能となる。
従って、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを一層速めることができる。
As can be seen from FIG. 3, in an engine equipped with a pre-chamber spark plug, the fuel flow rate is increased from the misfire abnormality determination time Pr at an increase rate of the same rate as the fuel flow rate decrease rate before the misfire abnormality is determined. The misfire abnormality is resolved at a point Pa when approximately twice the number of cycles from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr has elapsed.
That is, in an engine equipped with a pre-chamber spark plug, when a misfire abnormality is determined, the fuel flow rate is decreased from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr rather than the misfire abnormality determination time Pr. When the width is increased by more than twice the width, that is, the excess air ratio of the air-fuel mixture is increased from the misfire start determination time Pr to the misfire start determination time Pr to the misfire start determination time Pr. If the width decreases more than twice, the misfire abnormality is eliminated.
According to the above characteristic configuration, at the target misfire elimination time point Pt, the air excess ratio of the air-fuel mixture becomes lower by about twice the increase in the air excess ratio from the misfire start time point Ps to the misfire abnormality determination time point Pr. Therefore, the misfire abnormality can be surely eliminated at the target misfire elimination time point Pt.
Therefore, in the engine equipped with the pre-chamber spark plug, when the misfire abnormality occurs, it is possible to further speed up the elimination of the misfire abnormality.
第3特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
前記失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数の略1/3のサイクル数が経過した時点に、前記目標失火解消時点が設定される点にある。
In addition to the first or second feature configuration, the third feature configuration is
After the misfire abnormality is determined, the target misfire elimination time is set at the time when approximately 1/3 of the number of cycles from the misfire start time to the misfire abnormality determination time has elapsed. .
上記特徴構成によれば、失火異常が判定された後、失火開始時点から失火異常の判定時点までのサイクル数の略1/3のサイクル数が経過した時点で、混合気の空気過剰率が目標空気過剰率にまで低くなっている。
そして、例えば、目標空気過剰率として、失火異常の判定時点よりも、失火開始時点から失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅低い値に設定すると、失火異常が判定された後、失火開始時点から失火異常の判定時点までのサイクル数の略1/3のサイクル数が経過した時点で、失火異常が確実に解消される。
従って、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを更に速めることができる。
According to the above characteristic configuration, the air excess ratio of the air-fuel mixture is the target at the time when approximately one third of the number of cycles from the misfire start time to the misfire abnormality determination time has elapsed after the misfire abnormality is determined. The excess air ratio is low.
For example, when the target excess air ratio is set to a value lower than twice the increase in the excess air ratio from the misfire start time to the misfire abnormality determination time than the misfire abnormality determination time, the misfire abnormality is After the determination, the misfire abnormality is surely resolved at the time when approximately one third of the number of cycles from the misfire start time to the misfire abnormality determination time has elapsed.
Therefore, in the engine equipped with the pre-chamber spark plug, when the misfire abnormality occurs, it is possible to further accelerate the elimination of the misfire abnormality.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図1に示すように、エンジンは、シリンダ1、そのシリンダ1内に往復摺動自在に内嵌されたピストン2、シリンダ1のシリンダヘッド1hに装着されたプレチャンバー点火プラグ(即ち、点火プラグ)30、及び、このエンジンの運転を制御する制御部(制御手段の一例であり、所謂、エンジン・コントロール・ユニット(ECU))3等を備えて構成されている。
シリンダ1内においてピストン2の頂部とシリンダヘッド1hとの間に、燃焼室4が形成され、シリンダヘッド1hには、燃焼室4に夫々連通する状態で吸気ポート5及び排気ポート(図示省略)が設けられ、更に、吸気ポート5を開閉する吸気バルブ6、排気ポートを開閉する排気バルブ(図示省略)も設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the engine includes a cylinder 1, a piston 2 fitted in the cylinder 1 so as to be slidable in a reciprocating manner, and a pre-chamber spark plug (that is, a spark plug) mounted on a
A
そして、吸気バルブ6及び排気バルブが開閉動作されることにより、燃焼室4において、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の各行程が順次行われて、ピストン2の往復運動が連結棒によってクランクシャフト7の回転運動として出力されるように構成されている。このような構成は、通常の4ストロークエンジンと同様の構成である。このクランクシャフト7には、起動初期に燃焼室4における燃焼を伴うことなくクランクシャフト7の回転を確保するためのセルモータ8が備えられている。
Then, when the intake valve 6 and the exhaust valve are opened / closed, the intake stroke, the compression stroke, the combustion expansion stroke, and the exhaust stroke are sequentially performed in the
このエンジンは、例えば、気体燃料である都市ガス(13A)を燃料Gとするものであり、吸気行程では、吸気バルブ6を開状態として、吸気ポート5から燃焼室4へ、燃焼用空気Aと燃料Gとの混合気を吸気するように構成されている。圧縮行程及び燃焼膨張行程では、燃焼室4に吸気した混合気を圧縮して燃焼膨張させるように構成されている。排気行程では、排気バルブを開状態として、燃焼室4から排気ポートに燃焼排ガスを排出するように構成されている。
This engine uses, for example, city gas (13A), which is a gaseous fuel, as the fuel G. In the intake stroke, the intake valve 6 is opened and the combustion air A and the
更に、このエンジンには、吸気ポート5に燃料Gを噴射するインジェクター9、吸気ポート5を通して燃焼室4に吸気される混合気の吸気量を調整可能なスロットルバルブ10、燃焼室4に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段11、及び、プレチャンバー点火プラグ30に放電エネルギーを供給する点火回路14が設けられている。
Further, in this engine, an injector 9 that injects fuel G into the
この実施形態では、インジェクター9から噴出する燃料Gの噴出量を調整可能な燃料調整弁12が、インジェクター9に燃料Gを供給する燃料供給路13に設けられている。
つまり、燃料調整弁12によりインジェクター9から噴出する燃料Gの噴出量を調整することにより、吸気ポート5を通して燃焼室4に吸気される混合気の空気過剰率を調整可能となり、空燃比調整手段11が、この燃料調整弁12を備えて構成されている。
In this embodiment, a
That is, by adjusting the injection amount of the fuel G injected from the injector 9 by the
点火回路14は、図2に示すように、プレチャンバー点火プラグ30に放電電圧を印加する点火コイル15と、半導体スイッチング素子からなり、点火コイル15の一次コイル15fの通電をオンオフするイグナイタ16とを備えて構成されている。
制御部3から、イグナイタ16をオンオフする点火信号Sがイグナイタ16に与えられる。イグナイタ16がオンすると、点火コイル15の一次コイル15fにバッテリー17から一次電流が流れ、イグナイタ16がオフすると、一次コイル15fの一次電流が遮断されるのに伴って、点火コイル15の二次コイル15sに高電圧の誘導電圧が発生し、その誘導電圧が点火プラグ30の中心電極31に印加されて、中心電極31と接地電極32との間で火花放電する。
そして、イグナイタ16に与える点火信号Sのオン時間を調整して、点火コイル15の一次コイル15fに流れる一次電流を調整することにより、プレチャンバー点火プラグ30に印加される放電エネルギーが調整されることになる。
As shown in FIG. 2, the
An ignition signal S for turning on / off the
The discharge energy applied to the
図1に示すように、プレチャンバー点火プラグ30は、プラグ本体33と、プラグ本体33の先端部(図1の下方側の端部)に設けられた点火点(図示せず)を覆って点火室34を形成するプラグカバー35とを備えて構成されており、プラグカバー35とプラグ本体33とが一体とされている。
プラグカバー35は、円筒状のプラグカバー基端部35bと、そのプラグカバー基端部35bの一端を閉じるドーム状のプラグカバー頭部35aとを備えた有底円筒状に構成されている。このプラグカバー35は、そのドーム状のプラグカバー頭部35aの頂点をプラグ本体33の軸心上に位置させて、プラグカバー基端部35bをプラグ本体33に外嵌させた状態で、プラグ本体33に一体的に組み付けられる。
As shown in FIG. 1, the
The
そして、このプレチャンバー点火プラグ30が、そのプラグ本体33の軸心を燃焼室4の中心軸(図1の直線Wに沿う軸)に一致させて、そのプラグカバー頭部35aを燃焼室4に突出させた状態で、シリンダヘッド1hに装着される。
The
プラグカバー35(具体的にはプラグカバー頭部35a)には、燃焼室4と点火室34とを連通する複数の連通孔36が形成されている。プレチャンバー点火プラグ30は、燃焼室4から連通孔36を通して点火室34へ流入する混合気に火花点火して燃焼させ、その燃焼により形成された燃焼火炎を、連通孔36を通して燃焼室4へ噴出させるように構成されている。このようにして、燃焼室4から点火室34への混合気の流入、及び、点火室34から燃焼室4への燃焼火炎の噴出を、複数の連通孔36により行うことにより、燃焼室4に吸気された混合気を燃焼させるように構成されている。ここで、点火室34に流入する混合気は、燃焼室4から連通孔36を通して流入される混合気がすべてであり、点火室34に対して燃焼室4以外から燃料Gや混合気が供給されることはない。
The plug cover 35 (specifically, the plug
次に、制御部3の制御動作について説明する。
制御部3は、エンジンを制御するプログラムを実行可能なマイクロコンピュータ等を備えて構成され、点火回路14のイグナイタ16に点火信号Sを印加することにより、プレチャンバー点火プラグ30の中心電極31と接地電極32との間での火花放電の時期を制御するように構成されている。
Next, the control operation of the
The
エンジンは、例えば、定格運転等の定常運転において、吸気バルブ6を開動作させた状態でピストン2が上死点から下降することにより、燃焼室4に混合気を吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気バルブ6を閉動作させた状態でピストン2が上昇することにより、燃焼室4の混合気を圧縮する圧縮行程が行われる。この圧縮行程では、ピストン2が下死点から上昇することにより燃焼室4の容積が減少されるので、燃焼室4に吸気された混合気が連通孔36を通して点火室34に流入する。
制御部3は、点火タイミング(例えば、上死点直前)に、プラグ本体33を作動させて、点火点にて火花点火して点火室34の混合気に点火する。すると、点火室34での燃焼が進み、燃焼火炎が連通孔36を通して燃焼室4に噴出する。これにより、燃焼室4の混合気が燃焼されて燃焼膨張行程が行われて、ピストン2が下降する。次に、排気バルブを開動作させた状態でピストン2が上昇することにより、燃焼室4の燃焼排ガスを排気ポートに導いて排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジンは、吸気行程、圧縮行程、燃焼膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行う4ストロークエンジンとして構成されている。
In the engine, for example, in steady operation such as rated operation, the piston 2 descends from the top dead center while the intake valve 6 is opened, whereby an intake stroke for sucking the air-fuel mixture into the
The
In this way, the engine is configured as a four-stroke engine that repeats a series of operations for performing each stroke in the order of the intake stroke, the compression stroke, the combustion expansion stroke, and the exhaust stroke.
又、制御部3は、混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、燃料調整弁12を制御するように構成されている。
例えば、エンジンがヒートポンプ式の空調システムにおいて、ヒートポンプの駆動用として用いられる場合、空調負荷に応じてエンジンに負荷がかかるので、制御部3は、エンジン負荷に応じてエンジンの回転速度を調整すべく、スロットルバルブ10を制御するように構成されている。
そして、例えば、制御部3は、回転速度が高回転速度範囲のときは、混合気の空気過剰率をストイキ範囲内に調整すべく、燃料調整弁12を制御し、回転速度が高回転速度範囲よりも低い低回転速度範囲のときは、混合気の空気過剰率をリーン範囲内に調整すべく、燃料調整弁12を制御するように構成されている。
ちなみに、ストイキ範囲は、例えば、略1.0に設定され、リーン範囲は、例えば、1.5〜1.9の範囲に設定される。
In addition, the
For example, when the engine is used for driving a heat pump in a heat pump type air conditioning system, the engine is loaded according to the air conditioning load, so the
For example, when the rotational speed is in the high rotational speed range, the
Incidentally, the stoichiometric range is set to, for example, approximately 1.0, and the lean range is set, for example, to a range of 1.5 to 1.9.
又、混合気の空気過剰率をストイキ範囲からリーン範囲に高くするときや、リーン範囲からストイキ範囲に低くするときのように、混合気の空気過剰率を大幅に変更するときは、空気過剰率を急激に変更すると、燃焼室4内での混合気の着火が不安定になる等により、エンジンの動作が不安定になる虞がある。
そこで、制御部3は、混合気の空気過剰率をストイキ範囲からリーン範囲に高くするときは、空気過剰率を次第に高くすべく、燃料流量を所定の減少率で次第に減少させるように燃料調整弁12を制御し、混合気の空気過剰率をリーン範囲からストイキ範囲に低くするときは、空気過剰率を次第に低くすべく、燃料流量を所定の増大率で次第に増大させるように燃料調整弁12を制御するように構成されている。
Also, when changing the excess air ratio of the air-fuel mixture significantly, such as when increasing the excess air ratio of the air-fuel mixture from the stoichiometric range to the lean range, or when reducing the air excess ratio of the air-fuel mixture to the stoichiometric range, If the engine speed is changed rapidly, the operation of the engine may become unstable due to, for example, unstable ignition of the air-fuel mixture in the
Therefore, when the excess air ratio of the air-fuel mixture is increased from the stoichiometric range to the lean range, the
以上が、本発明のエンジン及びプレチャンバー点火プラグ30の基本構成である。
先にも説明したように、本発明のエンジンは、失火異常が発生したときに、その失火異常を解消するのを速めるように構成されている。以下、失火異常の解消を速めるための制御に関して説明する。
図1に示すように、本発明では、燃焼室4内の失火を1サイクル毎に検出する失火検出手段21と、制御部3が空気過剰率を次第に高くすべく燃料調整弁12を制御しているときに、失火検出手段21の検出情報に基づいて、失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に失火が発生したサイクル数の所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達する失火異常を判定する失火異常判定手段24とが設けられている。
そして、制御部3が、失火異常判定手段24により失火異常が判定されると、その失火異常が判定された後、失火開始時点から失火異常の判定時点までのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前に設定される目標失火解消時点での空気過剰率が、失火開始時点での空気過剰率よりも低く設定される目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく燃料調整弁12を制御するように構成されている。
The above is the basic configuration of the engine and the
As described above, the engine of the present invention is configured to expedite the resolution of the misfire abnormality when the misfire abnormality occurs. Hereinafter, control for speeding up the resolution of the misfire abnormality will be described.
As shown in FIG. 1, in the present invention, misfire detection means 21 for detecting misfire in the
When the misfire abnormality determination means 24 determines that the misfire abnormality is determined by the
この実施形態では、シリンダ1内の圧力(燃焼室4内の圧力)を検出する筒内圧力センサ22が設けられ、その筒内圧力センサ22の検出情報に基づいて、1サイクル毎に平均有効圧を演算する平均有効圧演算手段23が、制御部3を用いて構成されている。そして、平均有効圧演算手段23にて演算された平均有効圧が所定値以下(例えば略0)になると、失火が発生したと見做すようにして、筒内圧力センサ22と平均有効圧演算手段23とにより、失火検出手段21が構成されている。
失火異常判定手段24も、制御部3を用いて構成されている。
In this embodiment, an in-
The misfire abnormality determination means 24 is also configured using the
又、例えば、所定サイクル数を100サイクルとし、失火異常を判定する失火発生率である所定値を3%として、失火異常判定手段24が、100サイクル経過するまでに、失火が3回以上発生すると、失火異常と判定するように構成されている。
つまり、失火異常判定手段24は、1サイクル毎に失火検出手段21の検出情報を監視し、失火検出手段21により失火が検出されたサイクル毎に、当該サイクルから始まるサイクル数を積算して経過サイクル数を求める共に、失火検出手段21により失火が検出されたサイクル数を積算して失火サイクル数を求めるように構成される。又、失火異常判定手段24は、経過サイクル数が100サイクルに達するまでに失火サイクル数が3サイクルに達すると、失火サイクル数が3サイクルに達した時点で失火異常と判定し、経過サイクル数が100サイクルに達しても失火サイクル数が3サイクルに達しない場合は、失火異常と判定しないように構成される。
Further, for example, when the predetermined number of cycles is 100 cycles, the predetermined value which is the misfire occurrence rate for determining the misfire abnormality is 3%, and the misfire abnormality determining means 24 causes the misfire to occur three times or more before 100 cycles elapses. The misfire is determined to be abnormal.
In other words, the misfire abnormality determination means 24 monitors the detection information of the misfire detection means 21 for each cycle, and for each cycle in which misfire is detected by the misfire detection means 21, the number of cycles starting from that cycle is integrated. In addition to obtaining the number, the number of cycles in which misfire is detected by the misfire detection means 21 is integrated to obtain the number of misfire cycles. Further, the misfire abnormality determining means 24 determines that the misfire abnormality occurs when the misfire cycle number reaches 3 cycles before the elapsed cycle number reaches 100 cycles. If the number of misfire cycles does not reach 3 even after reaching 100 cycles, it is configured not to determine that the misfire is abnormal.
次に、図3に基づいて、目標空気過剰率、及び、目標失火解消時点の設定例について説明する。
図3は、先に説明したように、プレチャンバー点火プラグを備えたエンジンにおいて、エンジンの回転速度を一定(例えば、1200rpm)に維持した状態で、燃料流量を所定の減少率で次第に減少させることにより、空気過剰率を次第に高くしたときの失火の発生状態の推移、及び、失火発生率が所定値に達して失火異常を判定した時点から、燃料流量を次第に増大させることにより、空気過剰率を次第に低くしたときの失火異常の発生状態の推移を、エンジンのサイクル数の経過と共に示したものである。
尚、図3に示す例では、燃料流量の減少率は、約2.9秒毎に、1分間当たりの標準状態の燃料の容積で示す燃料流量で0.115リットル(標準状態)/分ずつ段階的に減少させる率である。
Next, a setting example of the target excess air ratio and the target misfire elimination time will be described based on FIG.
FIG. 3 shows that, as described above, in an engine equipped with a pre-chamber spark plug, the fuel flow rate is gradually decreased at a predetermined reduction rate with the engine speed maintained constant (eg, 1200 rpm). From the transition of the misfire occurrence state when the excess air ratio is gradually increased and the misfire occurrence rate reaches a predetermined value and the misfire abnormality is determined, the excess air ratio is increased by gradually increasing the fuel flow rate. The transition of the state of occurrence of misfire abnormality when gradually lowered is shown along with the passage of the number of cycles of the engine.
In the example shown in FIG. 3, the rate of decrease of the fuel flow rate is about 0.115 liters (standard state) / minute at a fuel flow rate indicated by the volume of fuel in the standard state per minute every about 2.9 seconds. It is a rate that gradually decreases.
図3において、失火が初めて発生した失火開始時点をPsで示し、失火開始時点Psの後に、失火発生率が所定値(この実施形態では、3%)に達して、失火異常と判定される失火異常の判定時点をPrで示す。
図3に示す例では、エンジンの回転速度を一定に維持した状態で、燃料流量を所定の減少率で減少させたときに、失火開始時点Psから180サイクル程度経過した時点で失火異常と判定され、その時点が失火異常の判定時点Prとなる。
そして、図3において実線にて示すように、失火異常の判定時点Prから、失火異常を判定する前の燃料流量の減少率と同率の増大率で燃料流量を増大させると、燃料流量の増加を開始した後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略2倍のサイクル数が経過した時点Paで、失火が発生しなくなる。
In FIG. 3, the misfire start time at which misfire occurs for the first time is indicated by Ps. After the misfire start time Ps, the misfire occurrence rate reaches a predetermined value (3% in this embodiment), and misfire is determined to be abnormal misfire. The abnormality determination time is indicated by Pr.
In the example shown in FIG. 3, when the fuel flow rate is decreased at a predetermined reduction rate while maintaining the engine speed constant, it is determined that the misfire is abnormal when about 180 cycles have elapsed from the misfire start point Ps. The point of time becomes the misfire abnormality determination point Pr.
Then, as shown by the solid line in FIG. 3, when the fuel flow rate is increased at the same rate as the fuel flow rate decrease rate before the misfire abnormality is determined from the misfire abnormality determination time Pr, the increase in the fuel flow rate is increased. After starting, the misfire does not occur at a time point Pa when approximately twice the number of cycles from the misfire start time point Ps to the misfire abnormality determination time point Pr has elapsed.
つまり、失火異常が判定されると、燃料流量を、失火開始時点Psの燃料流量Qsから失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrまでの燃料流量の減少幅の2倍以上の幅、失火異常の判定時点Prの燃料流量QrからQtにまで増大させると、即ち、空気過剰率を、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅、失火異常の判定時点Prの空気過剰率から低くすると、失火異常が解消されることになる。 That is, when the misfire abnormality is determined, the fuel flow rate is more than twice the decrease in the fuel flow rate from the fuel flow rate Qs at the misfire start time point Ps to the fuel flow rate Qr at the misfire abnormality determination time point Pr. When the fuel flow rate Qr at the determination time Pr is increased from Qr to Qt, that is, the excess air ratio is more than twice the increase in the excess air ratio from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr. If the excess air ratio at the determination time Pr is decreased, the misfire abnormality is eliminated.
そこで、目標空気過剰率に対応する目標燃料流量Qtが、失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrに対して、失火開始時点Psの燃料流量Qsから失火異常の判定時点Prの燃料流Qrまで減少させた減少幅の2倍程度の幅ほど加えた値に設定される。
換言すれば、目標空気過剰率が、失火異常の判定時点Prの空気過剰率に対して、失火開始時点Psの空気過剰率から失火異常の判定時点Prの空気過剰率まで増大させた増大幅の2倍程度の幅ほど低くした値に設定される。
つまり、失火異常が判定される前の空気過剰率の増大率と同率の減少率で、空気過剰率を失火異常の判定時点Prから低くした場合に、失火異常の判定時点Prから、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略2倍のサイクル数が経過して、失火が発生しなくなる時点で達する空気過剰率と略同じ空気過剰率に、目標空気過剰率が設定されることになる。
Therefore, the target fuel flow rate Qt corresponding to the target excess air ratio decreases from the fuel flow rate Qs at the misfire start time Ps to the fuel flow Qr at the misfire error determination time Pr with respect to the fuel flow rate Qr at the misfire abnormality determination time Pr. It is set to a value obtained by adding a width that is approximately twice the reduced width.
In other words, the target excess air ratio increases from the excess air ratio at the misfire abnormality determination time point Pr to the excess air ratio at the misfire abnormality determination time point Pr to the excess air ratio at the misfire abnormality determination time point Pr. It is set to a value that is lower by about twice the width.
That is, when the excess air ratio is lowered from the misfire abnormality determination time Pr at the same rate as the increase rate of the excess air ratio before the misfire abnormality is determined, the misfire start time is determined from the misfire abnormality determination time Pr. The target excess air ratio is set to approximately the same excess air ratio as the excess air ratio reached when the number of cycles approximately twice the number of cycles from Ps to the misfire abnormality determination time Pr has passed and no misfire occurs. Will be.
又、目標失火解消時点Ptは、失火異常が判定された後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数と略同サイクル数が経過した時点に設定される。 Further, the target misfire elimination time Pt is set to the time when the number of cycles substantially equal to the number of cycles from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr is determined after the misfire abnormality is determined.
制御部3は、混合気の空気過剰率をストイキ範囲からリーン範囲に切り換えるべく、所定の減少率で燃料流量を減少させているときに、失火検出手段21により初めて失火が検出されると、その失火が初めて検出された失火開始時点Psの燃料流量を記憶する。
又、制御部3は、失火異常判定手段24により失火異常が判定されると、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数を求めると共に、失火開始時点Psの燃料流量Qsから失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrまでの減少幅を求める。
又、制御部3は、失火異常判定手段24により失火異常が判定されると、失火異常が判定された後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数と同サイクル数が経過した時点を、目標失火解消時点Ptに設定し、更に、失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrに対して、失火開始時点Psの燃料流量Qsから失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrまでの減少幅の2倍の幅を加えた値に、目標燃料流量Qtを設定する。
When the misfire is detected by the misfire detection means 21 for the first time when the fuel flow rate is decreased at a predetermined decrease rate in order to switch the excess air ratio of the air-fuel mixture from the stoichiometric range to the lean range, The fuel flow rate at the misfire start time Ps at which misfire is detected for the first time is stored.
Further, when the misfire abnormality determining means 24 determines that the misfire is abnormal, the
Further, when the misfire abnormality is determined by the misfire abnormality determining means 24, the
そして、制御部3は、失火異常判定手段24により失火異常が判定されると、燃料流量を、目標失火解消時点Ptで目標燃料流量Qtになるように次第に増大させるべく、燃料調整弁12を制御する。
具体的には、例えば、所定サイクル数が経過する毎に、燃料流量を所定量ずつ増大させるべく燃料調整弁12を制御することにより、目標失火解消時点Ptで燃料流量が目標燃料流量Qtになるように構成する。
すると、図3において太一点鎖線にて示すように、燃料流量が失火異常の判定時点Prから増大されて、目標失火解消時点Ptで目標燃料流量Qtに達する。
従って、失火異常の判定時点Prから、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数と略同サイクル数が経過すると、失火異常が解消されることになる。
Then, when the misfire
Specifically, for example, by controlling the
Then, as shown by the thick dashed line in FIG. 3, the fuel flow rate is increased from the misfire abnormality determination time Pr, and reaches the target fuel flow rate Qt at the target misfire elimination time Pt.
Therefore, when the number of cycles substantially equal to the number of cycles from the misfire abnormality determination point Pr to the misfire start point Ps to the misfire abnormality determination point Pr elapses, the misfire abnormality is eliminated.
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 上記の実施形態では、目標空気過剰率に対応する目標燃料流量Qtを設定して、燃料流量を、目標失火解消時点Ptで目標燃料流量Qtになるように次第に増大させるべく、燃料調整弁12を制御する構成とした。これに代えて、目標空気過剰率を設定して、混合気の空気過剰率を、目標失火解消時点Ptで目標空気過剰率になるように次第に低くすべく、燃料調整弁12を制御する構成としても良い。この場合、制御部3を、燃料調整弁12の開度情報から求められる燃料流量に基づいて、空気過剰率を演算するように構成することになる。
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(A) In the above embodiment, the fuel adjustment is performed so that the target fuel flow rate Qt corresponding to the target excess air ratio is set and the fuel flow rate is gradually increased to reach the target fuel flow rate Qt at the target misfire elimination time point Pt. The
(ロ) 目標空気過剰率に対応する目標燃料流量Qtの設定例は、上記の実施形態において説明した設定例に限定されるものではない。例えば、目標燃料流量Qtを設定するに、失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrに対して、失火開始時点Psの燃料流量Qsから失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrまでの減少幅の2倍の幅を加えた値よりも大きい値に設定しても良い。
又、目標失火解消時点Ptの設定例も、上記の実施形態において説明した設定例に限定されるものではない。例えば、目標失火解消時点Ptを設定するに、失火異常が判定された後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数と同サイクル数が経過した時点よりも手前に設定しても良い。
(B) The setting example of the target fuel flow rate Qt corresponding to the target excess air ratio is not limited to the setting example described in the above embodiment. For example, when the target fuel flow rate Qt is set, the fuel flow rate Qr at the misfire abnormality determination time point Pr is reduced by 2 from the fuel flow rate Qs at the misfire start time point Ps to the fuel flow rate Qr at the misfire abnormality determination time point Pr. A value larger than the value obtained by adding the double width may be set.
Further, the setting example of the target misfire elimination time point Pt is not limited to the setting example described in the above embodiment. For example, when the target misfire elimination time Pt is set, it is set before the time when the same number of cycles as the number of cycles from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr is determined after the misfire abnormality is determined. Also good.
例えば、目標燃料流量Qtを、上記の実施形態と同様に、失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrに対して、失火開始時点Psの燃料流量Qsから失火異常の判定時点Prの燃料流量Qrまでの減少幅の2倍の幅を加えた値に設定し、目標失火解消時点Ptを、失火異常が判定された後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略1/3のサイクル数が経過した時点に設定する。
すると、図3において、太二点鎖線で示すように、失火異常が判定された後、失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略1/3のサイクル数が経過した時点の目標失火解消時点Ptで、燃料流量が目標燃料流量Qtに達して、失火異常が解消される。
For example, the target fuel flow rate Qt is set from the fuel flow rate Qs at the misfire start time Ps to the fuel flow rate Qr at the misfire abnormality determination time Pr with respect to the fuel flow rate Qr at the misfire abnormality determination time Pr, as in the above embodiment. The target misfire cancellation time point Pt is set to a value obtained by adding twice the width of the decrease in the range, and after the misfire abnormality is determined, approximately 1 / the number of cycles from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr. Set when the number of cycles of 3 has passed.
Then, as shown by a thick two-dot chain line in FIG. 3, when a misfire abnormality is determined, a cycle number of approximately 1/3 of the cycle number from the misfire start time Ps to the misfire abnormality determination time Pr has elapsed. At the target misfire elimination time point Pt, the fuel flow rate reaches the target fuel flow rate Qt, and the misfire abnormality is eliminated.
(ハ) 失火発生率を求めるための所定サイクル数は、上記の実施形態において例示した100サイクルに限定されるものではなく、例えば、100サイクルよりも少ないサイクルに設定しても良い。又、失火異常を判定するための失火発生率である所定値は、上記の実施形態において例示した3%に限定されるものではなく、例えば、3%よりも大きい値に設定しても良い。 (C) The predetermined number of cycles for determining the misfire occurrence rate is not limited to 100 cycles exemplified in the above embodiment, and may be set to, for example, fewer than 100 cycles. Further, the predetermined value that is the misfire occurrence rate for determining the misfire abnormality is not limited to 3% exemplified in the above embodiment, and may be set to a value larger than 3%, for example.
(ニ) 空燃比調整手段11の具体構成は、上記の実施形態において説明した如き、燃料調整弁12を備えた構成に限定されるものではない。例えば、燃焼用空気の吸気量を調整可能な空気量調整手段を設けて、空燃比調整手段11を、空気量調整手段を備えて構成しても良い。
(D) The specific configuration of the air-fuel ratio adjusting means 11 is not limited to the configuration including the
以上説明したように、プレチャンバー点火プラグを備えながらも、失火異常が発生したときにその失火異常を解消するのを速め得るエンジンを提供することができる。 As described above, it is possible to provide an engine that includes a pre-chamber ignition plug, and that can quickly eliminate the misfire abnormality when the misfire abnormality occurs.
1h シリンダヘッド
2 ピストン
3 制御部(制御手段)
4 燃焼室
11 空燃比調整手段
21 失火検出手段
24 失火異常判定手段
30 プレチャンバー点火プラグ(点火プラグ)
34 点火室
35 プラグカバー
36 連通孔
Pa 失火開始時点Psから失火異常の判定時点Prまでのサイクル数の略2倍のサイクル数が失火異常の判定時点Prから経過した時点
Pr 失火異常の判定時点
Ps 失火開始時点
Pt 目標失火解消時点
1h Cylinder head 2
4
34
Claims (3)
前記燃焼室に吸気される混合気の空気過剰率を調整する空燃比調整手段と、
混合気の空気過剰率をストイキ又はそれに近いストイキ範囲内とストイキ範囲よりも大きいリーン範囲内とに調整すべく、前記空燃比調整手段を制御する制御手段とを備えたエンジンであって、
前記燃焼室内の失火を検出する失火検出手段と、
前記制御手段が空気過剰率を次第に高くすべく前記空燃比調整手段を制御しているときに、前記失火検出手段の検出情報に基づいて、前記失火が初めて発生した失火開始時点の後に、所定サイクル数経過する間に前記失火が発生したサイクル数の前記所定サイクル数に対する割合である失火発生率が所定値に達する失火異常を判定する失火異常判定手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記失火異常判定手段により前記失火異常が判定されると、その失火異常が判定された後、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までのサイクル数と同数のサイクルが経過した時点又はそれよりも前に設定される目標失火解消時点での空気過剰率が、前記失火開始時点から前記失火異常の判定時点までの空気過剰率の増大幅の2倍以上の幅で減少した目標空気過剰率になるように、空気過剰率を次第に低くすべく前記空燃比調整手段を制御するように構成されているエンジン。 An ignition plug having an ignition chamber inside the plug cover that covers the ignition point is mounted on the cylinder head, and a communication hole that connects the ignition chamber and the combustion chamber facing the piston is provided in the plug cover.
Air-fuel ratio adjusting means for adjusting the excess air ratio of the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber;
An engine having control means for controlling the air-fuel ratio adjusting means in order to adjust the excess air ratio of the air-fuel mixture to a stoichiometric range or a stoichiometric range close thereto and a lean range larger than the stoichiometric range,
Misfire detection means for detecting misfire in the combustion chamber;
When the control means is controlling the air-fuel ratio adjustment means to gradually increase the excess air ratio, a predetermined cycle after the misfire start time when the misfire has occurred for the first time based on the detection information of the misfire detection means. A misfire abnormality determining means for determining a misfire abnormality in which a misfire occurrence rate that is a ratio of the number of cycles in which the misfire has occurred to a predetermined value during a period of time reaches a predetermined value;
When the misfire abnormality is determined by the misfire abnormality determining means, after the misfire abnormality is determined, the same number of cycles as the number of cycles from the misfire start time to the misfire abnormality determination time elapses. The excess air ratio at the target misfire elimination time set before or at the time when the misfire has decreased is more than twice the increase in the excess air ratio from the misfire start time to the misfire abnormality determination time An engine configured to control the air-fuel ratio adjusting means so as to gradually lower the excess air ratio so as to achieve a target excess air ratio.
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