JP6536195B2 - Combustion control method and apparatus for CNG engine - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮天然ガス(CNG)を燃料として用いるCNGエンジンに係り、特に、天然ガスの成分に応じて点火時期を適切に制御できるCNGエンジンにおける燃焼制御方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a CNG engine using compressed natural gas (CNG) as a fuel, and more particularly to a combustion control method and device in a CNG engine capable of appropriately controlling the ignition timing according to the component of natural gas.

圧縮天然ガスを用いたCNGエンジンは、ディーゼルエンジンのように黒煙やSOxが大幅に少ない排ガスクリーン化が達成できることから、普及が進められている。   CNG engines using compressed natural gas are being promoted because they can achieve exhaust gas cleaning with much less black smoke and SOx like diesel engines.

CNGエンジンは、空気流量を調節するスロットルバルブで吸気制御された空気がインテークマニホールドに供給され、CNG容器からの圧縮天然ガスが、燃料減圧弁で減圧された後、気筒ごとに配置されたフューエルインジェクタを介して供給され、この空気と天然ガスの混合気を、気筒内に吸い込んで、点火プラグによる火花で着火燃焼を行う。このCNGエンジンでは、燃焼系から排気系まで、全ての制御は、ECU(エンジンコントロールユニット)による電子システムによって、CNG車の走行状況に応じて空気と燃料との混合比率を最適な状態に制御して排ガスのクリーン化に最適な燃焼状態とする。   The CNG engine is a fuel injector arranged for each cylinder after the intake-controlled air is supplied to the intake manifold with a throttle valve that regulates the air flow rate, and the compressed natural gas from the CNG container is depressurized by the fuel pressure reducing valve. The mixture of air and natural gas is drawn into the cylinder and ignited and burned by sparks from the spark plug. In this CNG engine, all controls from the combustion system to the exhaust system are controlled by the electronic system by the ECU (Engine Control Unit) to optimize the mixture ratio of air and fuel according to the running condition of the CNG car. The combustion state is optimized to clean the exhaust gas.

このCNGエンジンによる燃焼制御は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて決定される目標λ値と一致するように、スロットルバルブでの吸入空気量と、フューエルインジェクタからの天然ガスの供給量を増減させて混合比を制御し、エンジン回転数及びエンジン負荷と予め設定された燃料で適合したマップデータとを参照して燃料量比を決定することで、リーン状態で燃焼を行うことができる。   The combustion control by the CNG engine increases or decreases the amount of intake air at the throttle valve and the amount of natural gas supplied from the fuel injector so as to match the target λ value determined based on the engine speed and the engine load. The combustion can be performed in a lean state by controlling the mixing ratio and determining the fuel amount ratio with reference to the engine rotational speed and the engine load and the map data fitted with the preset fuel.

特開2003−166439号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-166439 実開平05−006136号公報Japanese Utility Model Publication No. 05-006136 特開2004−225680号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-225680 特開2002−276519号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-276519

このCNG容器には、約20MPaに圧縮した天然ガスが貯蔵されるが、国内では、液化天然ガス由来の天然ガスでガス組成は略一定である。   In this CNG container, natural gas compressed to about 20 MPa is stored, but in Japan, natural gas derived from liquefied natural gas has a substantially constant gas composition.

しかし、天然ガスは、産地により組成が違い、特に、タイなどの東南アジアで採掘された天然ガスは、炭酸ガスや窒素などの不活性ガスが、例えば約16%と多量に含んでおり、この天然ガスを産地でそのまま圧縮してCNG容器に貯蔵した燃料の場合、通常の国内で用いる天然ガスを燃料とする場合と違って、空燃比が変わるため、CNGエンジンを、国内で設定した通常の燃料と同じ制御をすることはできない問題がある。   However, natural gas differs in composition depending on the place of production, and in particular, natural gas mined in Southeast Asia such as Thailand contains a large amount of, for example, about 16% of an inert gas such as carbon dioxide gas or nitrogen. In the case of fuel compressed as it is at the production area and stored in a CNG container, the air-fuel ratio changes unlike in the case where natural gas used in normal domestic fuel is used as a fuel. There is a problem that can not be the same control.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、天然ガスの組成、特に不活性ガスを多く含む燃料が貯蔵された場合でも適格な燃焼制御が行えるCNGエンジンにおける燃焼制御方法及び装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a combustion control method and apparatus in a CNG engine capable of performing appropriate combustion control even when a fuel containing a large amount of inert gas is stored. It is.

所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスよりも不活性ガス含有量が多い圧縮天然ガスを燃料とする際に、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際よりも点火プラグによる点火時期を進角化させるCNGエンジンにおける燃焼制御方法であって、空燃比がエンジン回転数とエンジン負荷とに基づく目標λ値となるように燃料供給量を設定し、前記燃料供給量と所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際の燃料供給量とに基づき燃料増量分を決定し、前記燃料増量分に基づき点火時期を進角化させるCNGエンジンにおける燃焼制御方法を提供する When using as a fuel a compressed natural gas having an inert gas content higher than that of a compressed natural gas having a predetermined inert gas content, it is more preferable than a spark plug having a compressed natural gas having a predetermined inert gas content as a fuel And a fuel supply amount is set such that the air fuel ratio becomes a target λ value based on the engine speed and the engine load, and the fuel supply amount is set to a predetermined value. The present invention provides a combustion control method for a CNG engine , which determines the amount of increase in fuel based on the amount of fuel supplied when using compressed natural gas with an inert gas content as the fuel and advances the ignition timing based on the amount of increase in fuel. Do.

前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期でノッキングが発生する場合は、ノッキングが発生しない適正な点火時期となるように、前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期を基準に点火時期を遅角化させる事が好ましい。 When knocking occurs at the ignition timing advanced based on the fuel increase amount, based on the ignition timing advanced based on the fuel increase amount so as to be an appropriate ignition timing where knocking does not occur. It is preferable to retard the ignition timing .

また、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスよりも不活性ガス含有量が多い圧縮天然ガスを燃料とする際に、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際よりも点火プラグによる点火時期を進角化させるCNGエンジンにおける燃焼制御装置であって、空燃比を検出するラムダセンサと、空燃比がエンジン回転数とエンジン負荷とに基づく目標λ値となるように燃料供給量を設定し、前記燃料供給量と所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際の燃料供給量とに基づき燃料増量分を決定する燃焼噴射制御手段と、前記燃料増量分に基づき点火時期を進角化させる点火時期制御手段と、を備えるCNGエンジンにおける燃焼制御装置を提供する。In addition, when using compressed natural gas having a higher inert gas content than compressed natural gas having a predetermined inert gas content as fuel, it is possible to use compressed natural gas having a predetermined inert gas content as fuel. A combustion control device in a CNG engine for advancing an ignition timing by an ignition plug, wherein a lambda sensor for detecting an air-fuel ratio, and a fuel supply such that the air-fuel ratio becomes a target λ value based on an engine speed and an engine load A combustion injection control means for setting an amount and determining a fuel increase amount based on the fuel supply amount and a fuel supply amount when using a compressed natural gas having a predetermined inert gas content as the fuel, and the fuel increase amount; An ignition timing control means for advancing an ignition timing based on the above, and provides a combustion control device in a CNG engine.

前記点火時期制御手段は、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際の点火時期を基準に点火時期を進角化させる事が好ましい。It is preferable that the ignition timing control means advances the ignition timing based on the ignition timing when using a compressed natural gas having a predetermined inert gas content as a fuel.

ノッキングを検出するノッキングセンサと、前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期でノッキングが検出された場合に、ノッキングが検出されない適正な点火時期となるように、前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期を基準に点火時期を遅角化させるノッキング制御手段と、を更に備える事が好ましい。 The knocking sensor detects knocking, and when knocking is detected at the ignition timing advanced based on the fuel increase amount, the fuel increase amount is advanced based on the fuel increase amount so that knocking is not detected. It is preferable to further include knocking control means for retarding the ignition timing based on the keratinized ignition timing .

本発明は、不活性ガスが多く含まれる燃料を用いたときでも、適正に燃焼を制御できるという優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits an excellent effect that combustion can be properly controlled even when a fuel containing a large amount of inert gas is used.

本発明の一実施の形態を示す図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention.

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail based on the attached drawings.

図1は、本発明のCNGエンジンにおける燃焼制御方法及び装置におけるエンジンシステムを示したものである。   FIG. 1 shows an engine system in a combustion control method and device of a CNG engine according to the present invention.

エンジン10のシリンダブロック11には、気筒11c毎に、クランク軸12からコンロッド13を介して上下動するピストン14が設けられる。シリンダブロック11上のシリンダヘッド15には、各気筒11c毎に点火プラグ16が設けられると共に吸気弁17と排気弁18とが設けられる。   The cylinder block 11 of the engine 10 is provided with a piston 14 that moves up and down from the crankshaft 12 via a connecting rod 13 for each cylinder 11 c. In the cylinder head 15 on the cylinder block 11, an ignition plug 16 is provided for each cylinder 11c, and an intake valve 17 and an exhaust valve 18 are provided.

エンジン10への吸気は、エアクリーナ22から吸気管23を通り、吸気スロットルバルブ24を介してインテークマニホールド25に流入し、エンジン10の気筒11c毎に設けられたフューエルインジェクタ26からの天然ガスと混合されて気筒11c内に導入され、点火プラグ16により発火燃焼される。   The intake air to the engine 10 flows from the air cleaner 22 through the intake pipe 23, flows into the intake manifold 25 via the intake throttle valve 24, and is mixed with the natural gas from the fuel injector 26 provided for each cylinder 11c of the engine 10. It is introduced into the cylinder 11 c and ignited and burned by the spark plug 16.

各気筒11cからの排気は、排気弁18を介してエギゾーストマニホールド27に排気された後、排気管28から排気ブレーキスロットル29を介して酸化触媒30に供給され、酸化触媒30で、CO、NMHC(非メタン炭化水素)が除去され、消音器31を通して大気に排気される。   Exhaust gas from each cylinder 11 c is exhausted to an exhaust manifold 27 via an exhaust valve 18, and then supplied from an exhaust pipe 28 to an oxidation catalyst 30 via an exhaust brake throttle 29. In the oxidation catalyst 30, CO, NMHC ( The non-methane hydrocarbon) is removed and exhausted to the atmosphere through the silencer 31.

天然ガスは、CNG容器32A、32Bのいずれかから燃料遮断弁33A、33B、流路切替弁34を介し、燃料供給管35に供給され、その燃料供給管35から、燃料遮断弁36を通し減圧装置(レギュレータ)37にて一定の圧力に減圧された後、フューエルインジェクタ26にてインテークマニホールド25に供給されて吸気と混合されて各気筒11cに供給される。   Natural gas is supplied to the fuel supply pipe 35 from any of the CNG containers 32A and 32B through the fuel shutoff valves 33A and 33B and the flow path switching valve 34, and the pressure is reduced through the fuel shutoff valve 36 from the fuel supply pipe 35. The pressure is reduced to a constant pressure by a device (regulator) 37, and then supplied to the intake manifold 25 by the fuel injector 26, mixed with the intake air, and supplied to each of the cylinders 11c.

流路切替弁34には、燃料圧力センサ38が設けられ、その検出値が燃料圧力計39で表示される。また流路切替弁34には、CNG容器32A、32Bに圧縮天然ガスを充填するガス充填口40が接続される。   A fuel pressure sensor 38 is provided in the flow path switching valve 34, and the detected value is displayed by a fuel pressure gauge 39. Further, a gas filling port 40 for filling the CNG containers 32A and 32B with the compressed natural gas is connected to the flow path switching valve 34.

これら燃料遮断弁33A、33B、流路切替弁34、燃料遮断弁36は、後述するCNGエンジンコントロールユニット50により開閉制御される。   The fuel cutoff valves 33A and 33B, the flow path switching valve 34, and the fuel cutoff valve 36 are controlled to open and close by a CNG engine control unit 50 described later.

吸気管23には、吸気スロットルバルブ24の開度を検出するスロットル開度センサ41が吸気スロットルバルブ24に一体に設けられ、その吸気スロットルバルブ24からインテークマニホールド25間の吸気管23には、吸気温度センサ42、吸気圧力センサ43が設けられ、これらスロットル開度センサ41、吸気温度センサ42、吸気圧力センサ43の検出値が、CNGエンジンコントロールユニット50に入力される。   A throttle opening degree sensor 41 for detecting the opening degree of the intake throttle valve 24 is provided integrally with the intake throttle valve 24 in the intake pipe 23. The intake pipe 23 between the intake throttle valve 24 and the intake manifold 25 receives intake air. A temperature sensor 42 and an intake pressure sensor 43 are provided, and detection values of the throttle opening degree sensor 41, the intake temperature sensor 42, and the intake pressure sensor 43 are input to the CNG engine control unit 50.

減圧装置37からフューエルインジェクタ26に至る燃料供給管35には、燃料温度センサ44、燃料圧力センサ45が設けられ、これら燃料温度センサ44、燃料圧力センサ45の検出値がCNGエンジンコントロールユニット50に入力される。   A fuel temperature sensor 44 and a fuel pressure sensor 45 are provided on the fuel supply pipe 35 extending from the pressure reducing device 37 to the fuel injector 26. Detection values of the fuel temperature sensor 44 and the fuel pressure sensor 45 are input to the CNG engine control unit 50. Be done.

エンジン10には、エンジン冷却水温度を検出する冷却水温度センサ46、シリンダブロック11の振動からノッキングを検出するノッキングセンサ47、クランク軸12のクランク角度を検出するクランク角度センサ48、吸気弁17と排気弁18を開閉動するカム51の角度から各気筒を判別するカム角度センサ49が設けられ、これら冷却水温度センサ46、ノッキングセンサ47、クランク角度センサ48、カム角度センサ49の検出値がCNGエンジンコントロールユニット50に入力される。   The engine 10 includes a coolant temperature sensor 46 for detecting engine coolant temperature, a knocking sensor 47 for detecting knocking from vibration of the cylinder block 11, a crank angle sensor 48 for detecting a crank angle of the crankshaft 12, and an intake valve 17 A cam angle sensor 49 is provided which discriminates each cylinder from the angle of the cam 51 which opens and closes the exhaust valve 18. The detected values of the coolant temperature sensor 46, the knocking sensor 47, the crank angle sensor 48 and the cam angle sensor 49 are CNG. It is input to the engine control unit 50.

排気管28には、エギゾーストマニホールド27から排気された排ガスの酸素濃度から空燃比を検出するラムダセンサ54が設けられる。ラムダセンサ54の検出値がCNGエンジンコントロールユニット50に入力される。   The exhaust pipe 28 is provided with a lambda sensor 54 for detecting the air-fuel ratio from the oxygen concentration of the exhaust gas exhausted from the exhaust manifold 27. The detected value of the lambda sensor 54 is input to the CNG engine control unit 50.

酸化触媒30による排ガスの浄化は、CNGエンジンコントロールユニット50が、ラムダセンサ54の検出値を基に、燃焼が安定するように目標λ制御を行う。   In the purification of the exhaust gas by the oxidation catalyst 30, the CNG engine control unit 50 performs target λ control so that the combustion becomes stable based on the detection value of the lambda sensor 54.

排気ブレーキスロットル29は、バキュームエアタンク57に吸引管58を介して接続されると共に吸引管58に排気ブレーキ作動弁59にてその開度が調整される。   The exhaust brake throttle 29 is connected to the vacuum air tank 57 via the suction pipe 58 and the opening of the suction pipe 58 is adjusted by the exhaust brake actuating valve 59.

CNGエンジンコントロールユニット50には、大気圧センサ60の検出値が入力され、またアクセル61の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ62の検出値が入力される。   The detection value of the atmospheric pressure sensor 60 is input to the CNG engine control unit 50, and the detection value of the accelerator opening degree sensor 62 that detects the depression amount of the accelerator 61 is also input.

CNGエンジンコントロールユニット50は、各種センサ42〜49、54、60、62からの検出値に基づいて、ドライバーユニット52を介して吸気スロットルバルブ24とフューエルインジェクタ26の開度を制御すると共に、点火プラグ16の点火時期を制御し、排気ブレーキ作動弁59を制御して排気ブレーキスロットル29の開度を制御する。   The CNG engine control unit 50 controls the opening degree of the intake throttle valve 24 and the fuel injector 26 via the driver unit 52 based on the detection values from the various sensors 42 to 49, 54, 60, 62, and the spark plug The ignition timing of 16 is controlled, and the exhaust brake actuating valve 59 is controlled to control the opening degree of the exhaust brake throttle 29.

このCNGエンジンコントロールユニット50には、エンジン回転数とエンジン負荷により、国内燃料に適合したマップデータを基に吸入空気量と燃料供給量を制御すると共に、ラムダセンサ54の検出値を基に燃料供給量を増減する燃料噴射制御手段64と、クランク角度センサ48とカム角度センサ49の検出値に基づいて点火プラグ16で火花点火時期を制御する点火時期制御手段65と、ノッキングセンサ47の検出値に基づいて点火プラグ16の点火時期を遅らせてノッキングを回避するノッキング制御手段66とを備える。   The CNG engine control unit 50 controls the intake air amount and the fuel supply amount based on the map data adapted to the domestic fuel according to the engine speed and the engine load, and supplies the fuel based on the detection value of the lambda sensor 54 The detected values of fuel injection control means 64 for increasing and decreasing the amount, ignition timing control means 65 for controlling the spark ignition timing with the spark plug 16 based on the detected values of the crank angle sensor 48 and cam angle sensor 49, and the knocking sensor 47 And knocking control means 66 for delaying the ignition timing of the spark plug 16 to avoid knocking.

燃料噴射制御手段64は、アクセル開度センサ62の検出値に基づいて、ドライバーユニット52を介して、吸気スロットルバルブ24の開度を制御すると共に、その開度に基づいてフューエルインジェクタ26での燃料噴射量を制御するもので、より具体的には、吸気温度センサ42、吸気圧力センサ43、大気圧センサ60の検出値に基づいてインテークマニホールド25に導入される空気量を算出し、燃料温度センサ44、燃料圧力センサ45の検出値に基づいて、算出した空気量にあった天然ガス量を気筒11cに供給すべくフューエルインジェクタ26を制御する。   The fuel injection control means 64 controls the opening degree of the intake throttle valve 24 via the driver unit 52 based on the detected value of the accelerator opening degree sensor 62, and the fuel injector 26 controls the fuel injection degree based on the opening degree. More specifically, the fuel temperature sensor calculates the amount of air introduced into the intake manifold 25 based on the detection values of the intake temperature sensor 42, the intake pressure sensor 43, and the atmospheric pressure sensor 60. 44. Based on the detection value of the fuel pressure sensor 45, the fuel injector 26 is controlled to supply the amount of natural gas corresponding to the calculated amount of air to the cylinder 11c.

この際、燃料噴射制御手段64は、予め設定された国内燃料で適合したマップデータを参照して燃料噴射量を決定して、フューエルインジェクタ26を制御する。   At this time, the fuel injection control means 64 controls the fuel injector 26 by determining the fuel injection amount with reference to map data adapted with the preset domestic fuel.

しかし燃料組成が異なる場合、すなわち不活性ガスの量が多くなると実質的な燃料量が減少し、酸素量の消費が減少するため、ラムダセンサ54で検出される空燃比も変化する。   However, when the fuel composition is different, that is, when the amount of inert gas increases, the substantial amount of fuel decreases and the consumption of oxygen decreases, so the air-fuel ratio detected by the lambda sensor 54 also changes.

このため燃料噴射制御手段64は、排ガス中の酸素濃度が、適正燃料と同じ酸素濃度となるよう、すなわち空燃比が目標λ値となるように、フューエルインジェクタ26から噴射する燃料の増量分(不活性ガス分増量)を決定して、この燃料増量比を異種燃料補正として、フューエルインジェクタ26を制御する。   Therefore, the fuel injection control means 64 increases the amount of fuel injected from the fuel injector 26 so that the oxygen concentration in the exhaust gas becomes the same as the oxygen concentration of the appropriate fuel, that is, the air fuel ratio becomes the target λ value. The fuel increase ratio is used as the different fuel correction to control the fuel injector 26.

点火時期制御手段65は、クランク角度センサ48とカム角度センサ49の検出値に基づいて、点火プラグ16の点火タイミング時期を各気筒11cの圧縮上死点近傍で点火するように制御するが、上述のように燃料噴射制御手段64で算出された空気量と燃料量とエンジン回転数から決定し、空気と天然ガスとの混合気を筒内に吸い込んで決定された時期に火花で点火して燃焼させる。   The ignition timing control means 65 controls the ignition timing of the spark plug 16 to ignite in the vicinity of the compression top dead center of each cylinder 11c based on the detection values of the crank angle sensor 48 and the cam angle sensor 49. It is determined from the amount of air, fuel and engine speed calculated by the fuel injection control means 64 as in the above, and the mixture of air and natural gas is sucked into the cylinder and ignited by the spark at the determined time and burned. Let

この際、天然ガス中に含まれる不活性ガス量が多くなると、燃焼速度が遅くなるため、国内燃料で最適に設定した点火時期に対して、点火プラグ16の点火タイミングを進角化させる制御を行う。この進角化の範囲は、不活性ガスが16%含まれている場合には、国内燃料での点火時期に対してクランク角度(deg)で、2〜3°分進角化させる。   At this time, if the amount of inert gas contained in the natural gas increases, the combustion speed is slowed, so control is made to advance the ignition timing of the spark plug 16 with respect to the ignition timing set optimally for domestic fuel. Do. The range of this advance is advanced by 2 to 3 degrees in crank angle (deg) with respect to the ignition timing with the domestic fuel when the inert gas is contained 16%.

ノッキング制御手段66は、気筒11c内で混合気が火花点火されて燃焼する際の燃焼圧力により発生した振動を検出するノッキングセンサ47の検出値を基に、ノッキングの有無を検出し、点火時期制御手段65で点火時期を進角化したときに生じるノッキングを回避するために、点火時期制御手段65で決定した点火時期を補正する。   Knocking control means 66 detects the presence or absence of knocking on the basis of the detection value of knocking sensor 47 which detects the vibration generated by the combustion pressure when the air-fuel mixture is spark-ignited and burned in cylinder 11 c to control the ignition timing. Means 65 corrects the ignition timing determined by the ignition timing control means 65 in order to avoid knocking that occurs when the ignition timing is advanced.

このノッキング制御において、不活性ガスを多く含む天然ガスは、燃焼速度が遅く、進角化して点火するとその混合気の着火速度が遅いがシリンダー内(気筒内)の温度によっては、点火プラグ16から遠い場所にある未燃燃料の混合気が、着火し、断熱圧縮により自己着火を起こしてノッキングを発生させ易くなる。そこでノッキングセンサ47でノッキングの程度をみて進角化した点火タイミングを、ノッキングが連続して生じないように遅角化させるようにする。   In this knocking control, natural gas containing a large amount of inert gas has a slow burning speed, and when advancing and performing ignition, the ignition speed of the mixture is slow, but depending on the temperature in the cylinder (in the cylinder) A mixture of unburned fuel at a distant place is ignited, and adiabatic compression causes self-ignition to easily cause knocking. Therefore, the ignition timing advanced based on the degree of knocking by the knocking sensor 47 is retarded so that knocking does not occur continuously.

この点火時期制御手段65による進角化とノッキング制御手段66による遅角化を更に説明する。   The advancing by the ignition timing control means 65 and the retarding by the knocking control means 66 will be further described.

先ず燃料噴射制御手段64は、エンジン回転数とエンジン負荷で供給燃料量を決定するが、エンジン回転数が低い時は目標λが、1.0、1.1、1.2と変化が少なく、エンジン回転数が高いときは目標λが、1.0、1.0、1.2…1.6と、順次大きくなるように設定される。   First, the fuel injection control means 64 determines the amount of supplied fuel based on the engine speed and the engine load, but when the engine speed is low, the target λ changes as little as 1.0, 1.1 and 1.2, When the engine rotational speed is high, the target λ is set to sequentially increase to 1.0, 1.0, 1.2... 1.6.

点火時期制御手段65は、エンジン負荷の増大で燃料供給量が多くなったとき、目標λが大きい時に進角化させて着火する制御を行う。このエンジン負荷の増大による点火時期制御手段65の進角化は、国内燃料でノッキングを起こさない最適な値に設定されている。   The ignition timing control means 65 performs control for advancing the ignition timing and igniting when the target λ is large when the fuel supply amount increases due to the increase of the engine load. The advancement of the ignition timing control means 65 due to the increase of the engine load is set to an optimal value which does not cause knocking in the domestic fuel.

しかし、不活性ガスを多く含む天然ガスでは、燃焼速度が遅くなるため、適正燃料で設定した進角化した点火時期でも、燃焼が完結しないため、適正燃料で設定した進角値(deg)よりも更に数度(2〜3deg)進角化させることで、燃焼完結させることができるが、シリンダー内の温度によっては、進角化させることでノッキングを発生しやすくなる。   However, in natural gas that contains a large amount of inert gas, the combustion rate is slow, so even if the advanced ignition timing set with appropriate fuel does not complete combustion, the advance angle value (deg) set with appropriate fuel Further, combustion can be completed by advancing by a few degrees (2 to 3 deg), but depending on the temperature in the cylinder, knocking tends to occur by advancing.

そこで、不活性ガスを多く含む天然ガスを燃料としたときに燃料噴射制御手段64は、適正燃料に対する燃料増量分を決定し、点火時期制御手段65は、その燃料増量分を基に、適正燃料でのエンジン回転数とエンジン負荷に基づく進角化を含めて決定した噴射時期に対して、更に進角化(2〜3deg)させて点火プラグ16で点火を行い、この燃焼で、ノッキング制御手段66がノッキングの有無を検出して、進角化させた点火時期を、例えば0.5deg刻みで遅角化させて、ノッキングを回避できる最適な点火時期を決定する。   Therefore, when natural gas containing a large amount of inert gas is used as the fuel, the fuel injection control means 64 determines the amount of fuel increase for the appropriate fuel, and the ignition timing control means 65 determines the appropriate fuel based on the amount of fuel increase. The ignition timing is further advanced (2 to 3 deg) with respect to the injection timing determined including the advancement based on the engine speed and the engine load at the engine ignition, and ignition is performed by the spark plug 16, and this combustion causes knocking control means 66 detects the presence or absence of knocking, and retards the advanced ignition timing, for example, every 0.5 deg to determine an optimum ignition timing that can avoid knocking.

以上説明したように、本発明は、燃料噴射制御手段64が、エンジン回転数とエンジン負荷で、供給燃料量を決定すると共に空燃比が目標λ値となるように制御する。この際、不活性ガスが多く含まれる燃料を用いたとき、ラムダセンサ54で検出される空燃比が、適正燃料の空燃比に対して大きく変動するため、燃料噴射制御手段64は、エンジン回転数とエンジン負荷に応じて設定される目標λ値となるように供給燃料量を増大させる。またこの燃料増大に応じて、点火時期制御手段65は、その燃料増量分を基に点火プラグ16の着火時期を進角化させると共にノッキング制御手段66がノッキングセンサ47の検出値から点火時期制御手段65で進角化した点火時期でノッキングが生じないかを判断し、ノッキングが生じる場合には、進角化させた点火時期を、遅角化させて、ノッキングを回避できる適正な点火時期に進角化の角度を補正することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the fuel injection control means 64 controls the amount of supplied fuel and the air fuel ratio to become the target λ value based on the engine speed and the engine load. At this time, when a fuel containing a large amount of inert gas is used, the air fuel ratio detected by the lambda sensor 54 largely fluctuates with respect to the air fuel ratio of the proper fuel. The amount of supplied fuel is increased to achieve the target λ value set in accordance with the engine load. Further, in response to the increase in fuel, the ignition timing control means 65 advances the ignition timing of the spark plug 16 based on the amount of fuel increase, and the knocking control means 66 generates ignition timing control means from the detection value of the knocking sensor 47. It is judged whether or not knocking occurs at the ignition timing advanced at 65, and if knocking occurs, the advanced ignition timing is retarded to advance to an appropriate ignition timing that can avoid knocking. It is possible to correct the angle of keratinization.

なお、上述の実施例においては、EGR回路(排気再循環)は図示していないが、EGR回路で排気再循環を行う際にも、空気量が少なくなり空燃比が変わるため、点火時期制御手段65で点火時期を制御するようにしてもよい。   Although the EGR circuit (exhaust gas recirculation) is not shown in the above embodiment, the amount of air is reduced and the air fuel ratio is also changed when the exhaust gas recirculation is performed in the EGR circuit. The ignition timing may be controlled at 65.

10 エンジン
11c 気筒
16 点火プラグ
26 フューエルインジェクタ
32A、32B CNG容器
50 CNGエンジンコントロールユニット
54 ラムダセンサ
Reference Signs List 10 engine 11 c cylinder 16 spark plug 26 fuel injector 32A, 32B CNG container 50 CNG engine control unit 54 lambda sensor

Claims (5)

所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスよりも不活性ガス含有量が多い圧縮天然ガスを燃料とする際に、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際よりも点火プラグによる点火時期を進角化させるCNGエンジンにおける燃焼制御方法であって、
空燃比がエンジン回転数とエンジン負荷とに基づく目標λ値となるように燃料供給量を設定し、
前記燃料供給量と所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際の燃料供給量とに基づき燃料増量分を決定し、
前記燃料増量分に基づき点火時期を進角化させる
ことを特徴とするCNGエンジンにおける燃焼制御方法。
When using as a fuel a compressed natural gas having an inert gas content higher than that of a compressed natural gas having a predetermined inert gas content, it is more preferable than a spark plug having a compressed natural gas having a predetermined inert gas content as a fuel A combustion control method for a CNG engine that advances the ignition timing by
Set the fuel supply amount so that the air-fuel ratio becomes the target λ value based on the engine speed and the engine load,
The fuel increase amount is determined based on the fuel supply amount and the fuel supply amount when using a compressed natural gas with a predetermined inert gas content as the fuel,
A combustion control method for a CNG engine, comprising advancing the ignition timing based on the amount of fuel increase .
前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期でノッキングが発生する場合は、ノッキングが発生しない適正な点火時期となるように、前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期を基準に点火時期を遅角化させる
請求項1記載のCNGエンジンにおける燃焼制御方法。
When knocking occurs at the ignition timing advanced based on the fuel increase amount, based on the ignition timing advanced based on the fuel increase amount so as to be an appropriate ignition timing where knocking does not occur. The method for controlling combustion in a CNG engine according to claim 1 , wherein the ignition timing is retarded .
所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスよりも不活性ガス含有量が多い圧縮天然ガスを燃料とする際に、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際よりも点火プラグによる点火時期を進角化させるCNGエンジンにおける燃焼制御装置であって、When using as a fuel a compressed natural gas having an inert gas content higher than that of a compressed natural gas having a predetermined inert gas content, it is more preferable than a spark plug having a compressed natural gas having a predetermined inert gas content as a fuel A combustion control device for a CNG engine that advances the ignition timing by
空燃比を検出するラムダセンサと、A lambda sensor for detecting an air fuel ratio;
空燃比がエンジン回転数とエンジン負荷とに基づく目標λ値となるように燃料供給量を設定し、前記燃料供給量と所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際の燃料供給量とに基づき燃料増量分を決定する燃焼噴射制御手段と、The fuel supply amount is set so that the air-fuel ratio becomes a target λ value based on the engine speed and the engine load, and the fuel supply amount when using the above-mentioned fuel supply amount and compressed natural gas with a predetermined inert gas content as fuel Combustion injection control means for determining the amount of fuel increase based on the amount;
前記燃料増量分に基づき点火時期を進角化させる点火時期制御手段と、Ignition timing control means for advancing the ignition timing based on the fuel increase amount;
を備えるEquipped with
ことを特徴とするCNGエンジンにおける燃焼制御装置。A combustion control device in a CNG engine characterized by:
前記点火時期制御手段は、所定の不活性ガス含有量の圧縮天然ガスを燃料とする際の点火時期を基準に点火時期を進角化させるThe ignition timing control means advances the ignition timing based on the ignition timing when using a compressed natural gas having a predetermined inert gas content as a fuel
請求項3に記載のCNGエンジンにおける燃焼制御装置。The combustion control device in a CNG engine according to claim 3.
ノッキングを検出するノッキングセンサと、A knocking sensor that detects knocking;
前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期でノッキングが検出された場合に、ノッキングが検出されない適正な点火時期となるように、前記燃料増量分に基づき進角化された点火時期を基準に点火時期を遅角化させるノッキング制御手段と、When knocking is detected at the ignition timing advanced based on the fuel increase, reference is made to the ignition timing advanced based on the fuel increase so as to obtain an appropriate ignition timing at which knocking is not detected. Knocking control means for retarding the ignition timing to
を更に備えるFurther comprising
請求項3又は4に記載のCNGエンジンにおける燃焼制御装置。The combustion control device in a CNG engine according to claim 3 or 4.
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