JPH06200806A - 水素エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
水素エンジンの空燃比制御装置Info
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- JPH06200806A JPH06200806A JP4348366A JP34836692A JPH06200806A JP H06200806 A JPH06200806 A JP H06200806A JP 4348366 A JP4348366 A JP 4348366A JP 34836692 A JP34836692 A JP 34836692A JP H06200806 A JPH06200806 A JP H06200806A
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- fuel ratio
- engine
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- fuel
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷間時であっても水滴が生じない水素エンジ
ンの空燃比制御装置を提供する。 【構成】 ロータリピストンエンジンへの水素ガスの供
給量を調整する流量調整弁２５と、コントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）２７とを設けた。ＥＣＵ２７は、流量制御
手段２７１及び補正手段２７２を有する。補正手段２７
２は水温センサ３２により検出された冷却水の水温、排
気温センサ３３により検出された排気ガスの温度等から
シリンダ内の燃焼ガスの温度を判別し、この燃焼ガスの
温度が冷間状態の場合に流量制御手段２７１のマップか
ら抽出された空気過剰率λの値を高い値に補正する。
ンの空燃比制御装置を提供する。 【構成】 ロータリピストンエンジンへの水素ガスの供
給量を調整する流量調整弁２５と、コントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）２７とを設けた。ＥＣＵ２７は、流量制御
手段２７１及び補正手段２７２を有する。補正手段２７
２は水温センサ３２により検出された冷却水の水温、排
気温センサ３３により検出された排気ガスの温度等から
シリンダ内の燃焼ガスの温度を判別し、この燃焼ガスの
温度が冷間状態の場合に流量制御手段２７１のマップか
ら抽出された空気過剰率λの値を高い値に補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素ガスを燃料の一部
又は全部とする気体燃料を用いる水素エンジンの空燃比
制御装置に関するものである。
又は全部とする気体燃料を用いる水素エンジンの空燃比
制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、水素ガスを燃料の一部又は全部と
する水素エンジンが開発されつつある。ところで、この
水素ガスはシリンダ内で燃焼したときに酸素と反応して
水蒸気になるため、シリンダ内には大量の水蒸気が充満
することになる。
する水素エンジンが開発されつつある。ところで、この
水素ガスはシリンダ内で燃焼したときに酸素と反応して
水蒸気になるため、シリンダ内には大量の水蒸気が充満
することになる。
【０００３】従って、水素エンジンが冷えている冷間時
には、上記シリンダ内の水蒸気が飽和して水滴となって
シリンダの内壁及び点火プラグに付着し、この水滴がシ
リンダからオイルパンに流れ込む。このため、水滴がオ
イル（潤滑油）に混入して、オイルの劣化を招くととも
にオイルの流通を阻害し、オイル切れを生じさせてい
る。この結果、エンジンを錆びさせ、又はシリンダの摩
耗を引き起すことになる。
には、上記シリンダ内の水蒸気が飽和して水滴となって
シリンダの内壁及び点火プラグに付着し、この水滴がシ
リンダからオイルパンに流れ込む。このため、水滴がオ
イル（潤滑油）に混入して、オイルの劣化を招くととも
にオイルの流通を阻害し、オイル切れを生じさせてい
る。この結果、エンジンを錆びさせ、又はシリンダの摩
耗を引き起すことになる。
【０００４】この対策として、水素エンジンにおいて、
オイル内の水分を分離し、この水分をオイルから除去す
ることによって潤滑油性能を確保するようにしたものが
提案されている（特開平２−２６７３０９号公報）。
オイル内の水分を分離し、この水分をオイルから除去す
ることによって潤滑油性能を確保するようにしたものが
提案されている（特開平２−２６７３０９号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
２−２６７３０９号公報の水素エンジンにあっては、オ
イル内の水分を分離するための構造を付加しており、エ
ンジンの大型化を招くとともに、コストアップになる。
また、上記水滴のシリンダの内壁等への付着や、水滴の
オイルへの混入を未然に防止することができない。
２−２６７３０９号公報の水素エンジンにあっては、オ
イル内の水分を分離するための構造を付加しており、エ
ンジンの大型化を招くとともに、コストアップになる。
また、上記水滴のシリンダの内壁等への付着や、水滴の
オイルへの混入を未然に防止することができない。
【０００６】また、冷間時にエンジンを始動させた場
合、上述した水滴が点火プラグに付着して失火し、これ
によって始動不良が生じるといった問題がある。ところ
が、上記特開平２−２６７３０９号公報の水素エンジン
にあっては、この点火プラグへの水滴の付着による失火
を防ぐことができない。
合、上述した水滴が点火プラグに付着して失火し、これ
によって始動不良が生じるといった問題がある。ところ
が、上記特開平２−２６７３０９号公報の水素エンジン
にあっては、この点火プラグへの水滴の付着による失火
を防ぐことができない。
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、冷間時であ
っても水滴が生じない水素エンジンの空燃比制御装置を
提供することを目的とする。
っても水滴が生じない水素エンジンの空燃比制御装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水素ガスを燃料の一部又は全部とする気体
燃料のエンジンへの供給量を調整する供給量調整手段
と、エンジンの運転状態に応じた空燃比を設定する空燃
比設定手段とを設け、この設定された空燃比になるよう
に上記供給量調整手段を制御する水素エンジンの空燃比
制御装置において、シリンダ内の燃焼ガスの温度を検出
する温度検出手段と、上記検出温度が予め設定された温
度以下となる冷間状態かどうかを判別する判別手段と、
上記冷間状態の場合に上記空燃比設定手段によって設定
された空燃比をより高い空燃比に補正する補正手段とを
備えたものである。
するために、水素ガスを燃料の一部又は全部とする気体
燃料のエンジンへの供給量を調整する供給量調整手段
と、エンジンの運転状態に応じた空燃比を設定する空燃
比設定手段とを設け、この設定された空燃比になるよう
に上記供給量調整手段を制御する水素エンジンの空燃比
制御装置において、シリンダ内の燃焼ガスの温度を検出
する温度検出手段と、上記検出温度が予め設定された温
度以下となる冷間状態かどうかを判別する判別手段と、
上記冷間状態の場合に上記空燃比設定手段によって設定
された空燃比をより高い空燃比に補正する補正手段とを
備えたものである。
【０００９】また、請求項２の発明は、水素ガスを燃料
の一部又は全部とする気体燃料のエンジンへの供給量を
調整する供給量調整手段と、エンジン始動時の空燃比を
設定する空燃比設定手段とを設け、この設定された空燃
比になるように上記供給量調整手段を制御する水素エン
ジンの空燃比制御装置において、エンジン始動時の燃焼
ガスの温度を検出する温度検出手段と、上記検出温度が
予め設定された温度以下となる冷間状態かどうかを判別
する判別手段と、上記冷間状態の場合に上記空燃比設定
手段により設定された空燃比をより高い空燃比に補正す
る補正手段とを備えたものである。
の一部又は全部とする気体燃料のエンジンへの供給量を
調整する供給量調整手段と、エンジン始動時の空燃比を
設定する空燃比設定手段とを設け、この設定された空燃
比になるように上記供給量調整手段を制御する水素エン
ジンの空燃比制御装置において、エンジン始動時の燃焼
ガスの温度を検出する温度検出手段と、上記検出温度が
予め設定された温度以下となる冷間状態かどうかを判別
する判別手段と、上記冷間状態の場合に上記空燃比設定
手段により設定された空燃比をより高い空燃比に補正す
る補正手段とを備えたものである。
【００１０】さらに、エンジンの失火を検出する失火検
出手段と、冷間状態の場合に上記失火が検出されると上
記補正手段によって補正された空燃比をより高い空燃比
に補正する再補正手段とを備えることが好ましい。
出手段と、冷間状態の場合に上記失火が検出されると上
記補正手段によって補正された空燃比をより高い空燃比
に補正する再補正手段とを備えることが好ましい。
【００１１】
【作用】上記の構成によると、エンジンの運転状態に応
じた空燃比が設定され、この設定された空燃比になるよ
うにエンジンへの気体燃料の供給量が調整される。ま
た、シリンダ内の燃焼ガスの温度が予め設定された温度
以下となる冷間状態かどうかが判別され、冷間状態の場
合には、上記設定された空燃比が、この空燃比よりも高
い空燃比に補正されることにより、冷間状態ではエンジ
ンへ供給される水素ガスの濃度が低くなってシリンダ内
での燃焼により発生する水蒸気が減少し、水滴の発生が
抑制される。
じた空燃比が設定され、この設定された空燃比になるよ
うにエンジンへの気体燃料の供給量が調整される。ま
た、シリンダ内の燃焼ガスの温度が予め設定された温度
以下となる冷間状態かどうかが判別され、冷間状態の場
合には、上記設定された空燃比が、この空燃比よりも高
い空燃比に補正されることにより、冷間状態ではエンジ
ンへ供給される水素ガスの濃度が低くなってシリンダ内
での燃焼により発生する水蒸気が減少し、水滴の発生が
抑制される。
【００１２】また、エンジン始動時の空燃比が設定さ
れ、この設定された空燃比になるようにエンジンへの気
体燃料の供給量が調整される。また、エンジン始動時で
のシリンダ内の燃焼ガスの温度が予め設定された温度以
下となる冷間状態かどうかが判別され、冷間状態の場合
には、上記設定された空燃比が、この空燃比よりも高い
空燃比に補正されることにより、冷間状態でエンジンを
始動する時には、エンジンへ供給される水素ガスの濃度
が低くなってシリンダ内での燃焼により発生する水蒸気
が減少し、水滴が発生して点火プラグに付着することが
防がれる。
れ、この設定された空燃比になるようにエンジンへの気
体燃料の供給量が調整される。また、エンジン始動時で
のシリンダ内の燃焼ガスの温度が予め設定された温度以
下となる冷間状態かどうかが判別され、冷間状態の場合
には、上記設定された空燃比が、この空燃比よりも高い
空燃比に補正されることにより、冷間状態でエンジンを
始動する時には、エンジンへ供給される水素ガスの濃度
が低くなってシリンダ内での燃焼により発生する水蒸気
が減少し、水滴が発生して点火プラグに付着することが
防がれる。
【００１３】さらに、冷間状態の場合にエンジンの失火
が検出されると、上記補正された空燃比がより高い空燃
比に補正されることにより、発生した水滴の点火プラグ
への付着がより確実に防がれる。
が検出されると、上記補正された空燃比がより高い空燃
比に補正されることにより、発生した水滴の点火プラグ
への付着がより確実に防がれる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の一実施例による空燃比制御装置
を備えた水素エンジンの全体構造を示しており、当実施
例の水素エンジンはロータリピストンエンジンである。
また、当実施例では、気体燃料として水素ガスのみが用
いられている。
図１及び図２は本発明の一実施例による空燃比制御装置
を備えた水素エンジンの全体構造を示しており、当実施
例の水素エンジンはロータリピストンエンジンである。
また、当実施例では、気体燃料として水素ガスのみが用
いられている。
【００１５】このロータリピストンエンジンは、ロータ
ハウジング１とその両側に位置するサイドハウジングと
により構成されたシリンダを有し、その内方に、３つの
作動室２を隔成する略三角形状のロータ３を備え、この
ロータ３が偏心軸４に支承されて偏心回転することによ
り、各作動室２が容積変化し、オットーサイクルを行う
ようになっている。２ロータのロータリピストンエンジ
ンにあっては、中間位置のサイドハウジング（インタミ
ディエイトハウジング）を挾んでその前後にシリンダが
形成され、それぞれの内方にロータ３が配置されてい
る。なお、図１では作図の便宜上、２つのシリンダを展
開して示している。
ハウジング１とその両側に位置するサイドハウジングと
により構成されたシリンダを有し、その内方に、３つの
作動室２を隔成する略三角形状のロータ３を備え、この
ロータ３が偏心軸４に支承されて偏心回転することによ
り、各作動室２が容積変化し、オットーサイクルを行う
ようになっている。２ロータのロータリピストンエンジ
ンにあっては、中間位置のサイドハウジング（インタミ
ディエイトハウジング）を挾んでその前後にシリンダが
形成され、それぞれの内方にロータ３が配置されてい
る。なお、図１では作図の便宜上、２つのシリンダを展
開して示している。
【００１６】サイドハウジングには、空気を供給する吸
気ポート６が、吸気行程の作動室２に臨む位置に設けら
れている。この吸気ポート６には吸気通路７を介して空
気が導かれ、この吸気通路７には、ステップモータ９に
よって作動されるスロットル弁８が設けられるととも
に、エアクリーナ（図示省略）及び吸入空気量の検出の
ためのエアフローメータ１０等が配設されている。ま
た、爆発行程の作動室に臨む位置においてロータハウジ
ング１には、点火プラグ１３が取付けられている。
気ポート６が、吸気行程の作動室２に臨む位置に設けら
れている。この吸気ポート６には吸気通路７を介して空
気が導かれ、この吸気通路７には、ステップモータ９に
よって作動されるスロットル弁８が設けられるととも
に、エアクリーナ（図示省略）及び吸入空気量の検出の
ためのエアフローメータ１０等が配設されている。ま
た、爆発行程の作動室に臨む位置においてロータハウジ
ング１には、点火プラグ１３が取付けられている。
【００１７】また、排気行程の作動室２に臨む位置にお
いてロータハウジング１には排気ポート１１が形成され
ており、排気ポート１１は排気通路１２に接続されてい
る。
いてロータハウジング１には排気ポート１１が形成され
ており、排気ポート１１は排気通路１２に接続されてい
る。
【００１８】また、加圧された水素ガスをシリンダ内に
供給するため、上記吸気ポート６とは別個に作動室２内
に開口する水素ポート（気体燃料供給用のポート）１５
を有し、この水素ポート１５は、吸気行程途中から圧縮
行程途中まで作動室２に開口するような位置に設けられ
ている。この水素ポート１５に対し、メタルハイドライ
ドタンク（以下ＭＨタンクという）１６からの水素ガス
を導く燃料供給通路１７が設けられている。上記ＭＨタ
ンク１６は、その内部に水素を吸蔵、放出することので
きる水素吸蔵合金を備えており、このＭＨタンク１６に
対し、水素充填用の通路、冷却水通路及び加熱水通路
（図示省略）が配設され、エンジンウォータジャケット
から供給される冷却水でＭＨタンク１６の水素吸蔵合金
が加熱されることにより、水素が燃料供給通路１７に放
出されるようになっている。
供給するため、上記吸気ポート６とは別個に作動室２内
に開口する水素ポート（気体燃料供給用のポート）１５
を有し、この水素ポート１５は、吸気行程途中から圧縮
行程途中まで作動室２に開口するような位置に設けられ
ている。この水素ポート１５に対し、メタルハイドライ
ドタンク（以下ＭＨタンクという）１６からの水素ガス
を導く燃料供給通路１７が設けられている。上記ＭＨタ
ンク１６は、その内部に水素を吸蔵、放出することので
きる水素吸蔵合金を備えており、このＭＨタンク１６に
対し、水素充填用の通路、冷却水通路及び加熱水通路
（図示省略）が配設され、エンジンウォータジャケット
から供給される冷却水でＭＨタンク１６の水素吸蔵合金
が加熱されることにより、水素が燃料供給通路１７に放
出されるようになっている。
【００１９】上記燃料供給通路１７の上流部には圧力調
整器１８が設けられ、この圧力調整器１８は、ＭＨタン
ク１６から供給される水素ガスを適度の圧力に調圧し、
例えば略５気圧（３〜７気圧）に調圧するようになって
いる。また、燃料供給通路１７の下流端部はタイミング
弁２０を介して上記水素ポート１５に接続されている。
このタイミング弁２０は、エンジンの作動と同期して所
定タイミングで燃料供給を行うもので、例えば、上記水
素ポート１５と燃料供給通路１７との間の連通部分を開
閉するポペット弁２１を有し、このポペット弁２１がタ
イミング弁駆動用カムシャフト２２に設けられたカムに
より開閉作動される。上記カムシャフト２２は、ハウジ
ングに回転可能に支承されるとともに、その一端側に具
備されたプーリ２３がタイミングベルト２４を介して偏
心軸４に連繋されることにより、偏心軸４と同期回転す
るようになっている。
整器１８が設けられ、この圧力調整器１８は、ＭＨタン
ク１６から供給される水素ガスを適度の圧力に調圧し、
例えば略５気圧（３〜７気圧）に調圧するようになって
いる。また、燃料供給通路１７の下流端部はタイミング
弁２０を介して上記水素ポート１５に接続されている。
このタイミング弁２０は、エンジンの作動と同期して所
定タイミングで燃料供給を行うもので、例えば、上記水
素ポート１５と燃料供給通路１７との間の連通部分を開
閉するポペット弁２１を有し、このポペット弁２１がタ
イミング弁駆動用カムシャフト２２に設けられたカムに
より開閉作動される。上記カムシャフト２２は、ハウジ
ングに回転可能に支承されるとともに、その一端側に具
備されたプーリ２３がタイミングベルト２４を介して偏
心軸４に連繋されることにより、偏心軸４と同期回転す
るようになっている。
【００２０】そして、吸気ポート６が上死点付近で開か
れて下死点付近で閉じられるように、ロータ３の回転に
伴う吸気ポート開閉のタイミングが設定される一方、タ
イミング弁２０は、吸気ポート６が閉じた後の圧縮行程
前半の所定期間に開かれるように、その開閉タイミング
が設定されている。このように吸気ポート６が閉じて空
気の吸入が終了した時点からタイミング弁２０が開かれ
て水素ガスの供給が開始されるようにしているのは、も
し空気吸入行程中に容積率の大きい水素ガスが吸入され
ると、空気の流入が阻害され易くなるとともに、吸気通
路側への水素ガスの流出によるバックファイアが生じる
懸念があるためである。
れて下死点付近で閉じられるように、ロータ３の回転に
伴う吸気ポート開閉のタイミングが設定される一方、タ
イミング弁２０は、吸気ポート６が閉じた後の圧縮行程
前半の所定期間に開かれるように、その開閉タイミング
が設定されている。このように吸気ポート６が閉じて空
気の吸入が終了した時点からタイミング弁２０が開かれ
て水素ガスの供給が開始されるようにしているのは、も
し空気吸入行程中に容積率の大きい水素ガスが吸入され
ると、空気の流入が阻害され易くなるとともに、吸気通
路側への水素ガスの流出によるバックファイアが生じる
懸念があるためである。
【００２１】上記燃料供給通路１７の途中には、流量調
整弁２５が配設されている。この流量調整弁２５は、コ
ントロールユニット（ＥＣＵ）２７からの制御信号に応
じて作動する電気的なアクチュエータ、例えばステップ
モータ２６により作動されるようになっている。このＥ
ＣＵ２７は、流量制御手段２７１及び補正手段２７２を
有し、上記エアフローメータ１０、アクセル開度（アク
セルペダルの操作量）を検出するアクセル開度センサ２
８、エンジン回転数を検出する回転数センサ２９、圧力
調整器１８の下流の燃料供給通路１７内の圧力を検出す
る圧力センサ３０、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ
2センサ３１、エンジンウォータジャケット内の冷却水
の水温を検出する水温センサ３２、排気通路１２内の排
気ガスの温度を検出する排気温センサ３３等からの検出
信号を受けて、スロットル弁８の開度、流量調整弁２５
の開度等を制御するものである。
整弁２５が配設されている。この流量調整弁２５は、コ
ントロールユニット（ＥＣＵ）２７からの制御信号に応
じて作動する電気的なアクチュエータ、例えばステップ
モータ２６により作動されるようになっている。このＥ
ＣＵ２７は、流量制御手段２７１及び補正手段２７２を
有し、上記エアフローメータ１０、アクセル開度（アク
セルペダルの操作量）を検出するアクセル開度センサ２
８、エンジン回転数を検出する回転数センサ２９、圧力
調整器１８の下流の燃料供給通路１７内の圧力を検出す
る圧力センサ３０、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ
2センサ３１、エンジンウォータジャケット内の冷却水
の水温を検出する水温センサ３２、排気通路１２内の排
気ガスの温度を検出する排気温センサ３３等からの検出
信号を受けて、スロットル弁８の開度、流量調整弁２５
の開度等を制御するものである。
【００２２】上記流量制御手段２７１は、予め記憶され
ているマップから吸入空気量、アクセル開度及びエンジ
ン回転数等のエンジンの運転状態に応じた空気過剰率λ
を抽出し、この空気過剰率λの値から流量調整弁２５の
開度（もしくはその開度に見合ったステップモータ駆動
量）を演算し、この開度に応じるように流量調整弁２５
を制御すべく、ステップモータ２６へ制御信号を出力す
るものである。
ているマップから吸入空気量、アクセル開度及びエンジ
ン回転数等のエンジンの運転状態に応じた空気過剰率λ
を抽出し、この空気過剰率λの値から流量調整弁２５の
開度（もしくはその開度に見合ったステップモータ駆動
量）を演算し、この開度に応じるように流量調整弁２５
を制御すべく、ステップモータ２６へ制御信号を出力す
るものである。
【００２３】例えば、図４に示すようなマップによって
空気過剰率λの値が設定される。すなわち、エンジン負
荷が高い領域Ａ（例えば、アクセル開度が９０％以上）
では、空気過剰率λの値が略“１．０”に設定され、高
エンジントルクが得られるように設定される。また、エ
ンジン負荷が低い領域Ｂ（例えば、アクセル開度が９０
％未満）では、エンジントルクが小さくなり過ぎない程
度で燃費の低減を図るべく、空気過剰率λの値として、
例えば略“１．３”以上の値であって吸入空気量、エン
ジン回転数等に応じた値を上記マップから抽出する。な
お、水素ガスは混合気の空燃比可燃範囲が極めて広いた
め、空気過剰率λの値として比較的高い値を設定するこ
とができるようになっている。また、流量制御手段２７
１は、エンジンの始動時（始動領域Ｃ）では、短時間で
エンジンを立ち上がらせるべく、空気過剰率λの値が略
“１．０”に設定されている。
空気過剰率λの値が設定される。すなわち、エンジン負
荷が高い領域Ａ（例えば、アクセル開度が９０％以上）
では、空気過剰率λの値が略“１．０”に設定され、高
エンジントルクが得られるように設定される。また、エ
ンジン負荷が低い領域Ｂ（例えば、アクセル開度が９０
％未満）では、エンジントルクが小さくなり過ぎない程
度で燃費の低減を図るべく、空気過剰率λの値として、
例えば略“１．３”以上の値であって吸入空気量、エン
ジン回転数等に応じた値を上記マップから抽出する。な
お、水素ガスは混合気の空燃比可燃範囲が極めて広いた
め、空気過剰率λの値として比較的高い値を設定するこ
とができるようになっている。また、流量制御手段２７
１は、エンジンの始動時（始動領域Ｃ）では、短時間で
エンジンを立ち上がらせるべく、空気過剰率λの値が略
“１．０”に設定されている。
【００２４】上記補正手段２７２は、上記冷却水の水
温、排気ガスの温度等からシリンダ内の燃焼ガスの温度
を判別し、この判別された燃焼ガスの温度が予め設定さ
れた温度以下の冷間状態の場合に、混合気をリーンにす
べく、例えば予め記憶されている冷間時用のマップに基
づいて空気過剰率λの値を、例えば“１．５”以上の値
に変更（補正）する。すなわち、冷間時は、図５のマッ
プに示すように、低負荷領域だけではなく、高負荷領域
でも混合気がリーンに設定され、また、始動時にも混合
気がリーンに設定される。この場合、少なくとも温間時
に空気過剰率λの値が比較的低くなる（混合気がリッチ
となる）運転領域においてのみ、例えば高負荷領域及び
始動領域のみ、空気過剰率λの値が高くなる（混合気が
リーンとなる）方向に変更すればよい。さらに、低負荷
領域でも空気過剰率λの値をより高くしてもよい。
温、排気ガスの温度等からシリンダ内の燃焼ガスの温度
を判別し、この判別された燃焼ガスの温度が予め設定さ
れた温度以下の冷間状態の場合に、混合気をリーンにす
べく、例えば予め記憶されている冷間時用のマップに基
づいて空気過剰率λの値を、例えば“１．５”以上の値
に変更（補正）する。すなわち、冷間時は、図５のマッ
プに示すように、低負荷領域だけではなく、高負荷領域
でも混合気がリーンに設定され、また、始動時にも混合
気がリーンに設定される。この場合、少なくとも温間時
に空気過剰率λの値が比較的低くなる（混合気がリッチ
となる）運転領域においてのみ、例えば高負荷領域及び
始動領域のみ、空気過剰率λの値が高くなる（混合気が
リーンとなる）方向に変更すればよい。さらに、低負荷
領域でも空気過剰率λの値をより高くしてもよい。
【００２５】また、補正手段２７２は、冷間状態でのエ
ンジン回転数の変動（ふらつき）を検出し、エンジン回
転数のふらつきが許容範囲を超える場合に点火プラグ１
３に水滴が付着して失火が生じたと判断し、上記補正し
た空気過剰率λの値をより高い値に補正するようになっ
ている。これにより、燃焼ガス中の水蒸気の濃度がさら
に低下し、点火プラグ１３への水滴の付着をより確実に
防止する。
ンジン回転数の変動（ふらつき）を検出し、エンジン回
転数のふらつきが許容範囲を超える場合に点火プラグ１
３に水滴が付着して失火が生じたと判断し、上記補正し
た空気過剰率λの値をより高い値に補正するようになっ
ている。これにより、燃焼ガス中の水蒸気の濃度がさら
に低下し、点火プラグ１３への水滴の付着をより確実に
防止する。
【００２６】次に、上記ＥＣＵ２７によって行なわれる
流量調整弁２５の制御動作について図３のフローチャー
トを用いて説明する。
流量調整弁２５の制御動作について図３のフローチャー
トを用いて説明する。
【００２７】まず、入力情報として吸入空気量、アクセ
ル開度及びエンジン回転数等が読み込まれ（ステップＳ
１）、次いで、現在のエンジン運転状態がエンジン始動
状態かどうかが、スタータスイッチがオンしているかど
うか、あるいはエンジン回転数が所定回転数以下かどう
かによって判別される（ステップＳ２）。
ル開度及びエンジン回転数等が読み込まれ（ステップＳ
１）、次いで、現在のエンジン運転状態がエンジン始動
状態かどうかが、スタータスイッチがオンしているかど
うか、あるいはエンジン回転数が所定回転数以下かどう
かによって判別される（ステップＳ２）。
【００２８】そして、エンジン始動状態の場合には（ス
テップＳ２でＹＥＳ）、冷却水の水温、排気ガスの温度
等からシリンダ内の燃焼ガスの温度が予め設定された温
度より高い温間状態かどうかが判別され（ステップＳ
３）、温間状態の場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、
図４のマップより空気過剰率λの値として、例えば略
“１．０”のリッチとなる値が設定される（ステップＳ
４）。一方、上記燃焼ガスの温度が上記設定温度以下で
ある冷間状態の場合には（ステップＳ３でＮＯ）、図５
のマップより空気過剰率λの値が、例えば“１．５”以
上のリーンとなる値に設定される（ステップＳ５）。
テップＳ２でＹＥＳ）、冷却水の水温、排気ガスの温度
等からシリンダ内の燃焼ガスの温度が予め設定された温
度より高い温間状態かどうかが判別され（ステップＳ
３）、温間状態の場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、
図４のマップより空気過剰率λの値として、例えば略
“１．０”のリッチとなる値が設定される（ステップＳ
４）。一方、上記燃焼ガスの温度が上記設定温度以下で
ある冷間状態の場合には（ステップＳ３でＮＯ）、図５
のマップより空気過剰率λの値が、例えば“１．５”以
上のリーンとなる値に設定される（ステップＳ５）。
【００２９】次いで、点火プラグ１３が失火したかどう
かが、エンジン回転数のふらつきが許容範囲内であるか
どうかで判別される（ステップＳ６）。そして、エンジ
ン回転数が許容範囲以上にふらついている場合には点火
プラグ１３が失火していると判断し（ステップＳ１１で
ＹＥＳ）、ステップＳ５で設定された空気過剰率λの値
をよりリーンとなる値に補正される（ステップＳ７）。
一方、エンジン回転数が安定している場合には（ステッ
プＳ６でＮＯ）、点火プラグ１３が失火していないと判
別し、ステップＳ４、ステップＳ５又はステップＳ７で
設定された空気過剰率λの値になるように流量調整弁２
５の開度が演算され、この開度に応じるように流量調整
弁２５が制御される（ステップＳ８，Ｓ９）。
かが、エンジン回転数のふらつきが許容範囲内であるか
どうかで判別される（ステップＳ６）。そして、エンジ
ン回転数が許容範囲以上にふらついている場合には点火
プラグ１３が失火していると判断し（ステップＳ１１で
ＹＥＳ）、ステップＳ５で設定された空気過剰率λの値
をよりリーンとなる値に補正される（ステップＳ７）。
一方、エンジン回転数が安定している場合には（ステッ
プＳ６でＮＯ）、点火プラグ１３が失火していないと判
別し、ステップＳ４、ステップＳ５又はステップＳ７で
設定された空気過剰率λの値になるように流量調整弁２
５の開度が演算され、この開度に応じるように流量調整
弁２５が制御される（ステップＳ８，Ｓ９）。
【００３０】一方、ステップＳ２で通常のエンジン運転
状態の場合には（ステップＳ２でＮＯ）、上述した冷却
水の水温、排気ガスの温度等から燃焼ガスの温度が上述
した温間状態かどうかが判別され（ステップＳ１０）、
温間状態の場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、空気
過剰率λの値が図４のマップから抽出される（ステップ
Ｓ１１）。一方、冷間状態の場合には（ステップＳ１１
でＮＯ）、図５のマップにより空気過剰率λの値が、例
えば“１．５”以上のリーンとなる値に補正される（ス
テップＳ１２）。
状態の場合には（ステップＳ２でＮＯ）、上述した冷却
水の水温、排気ガスの温度等から燃焼ガスの温度が上述
した温間状態かどうかが判別され（ステップＳ１０）、
温間状態の場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、空気
過剰率λの値が図４のマップから抽出される（ステップ
Ｓ１１）。一方、冷間状態の場合には（ステップＳ１１
でＮＯ）、図５のマップにより空気過剰率λの値が、例
えば“１．５”以上のリーンとなる値に補正される（ス
テップＳ１２）。
【００３１】次いで、点火プラグ１３が失火したかどう
かが、上述したステップＳ６と同様にエンジン回転数の
ふらつきから判別される（ステップＳ１３）。そして、
ステップＳ１３で点火プラグ１３が失火していると判断
された場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップ
Ｓ１２で補正された空気過剰率λの値がよりリーンとな
る値に補正される（ステップＳ１４）。この後、ステッ
プＳ８に移行し、上記空気過剰率λの値に基づいて流量
調整弁２５が制御される。一方、ステップＳ１３で点火
プラグ１３が失火していないと判断された場合には（ス
テップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ８に移行し、上記空
気過剰率λの値に基づいて流量調整弁２５が制御され
る。
かが、上述したステップＳ６と同様にエンジン回転数の
ふらつきから判別される（ステップＳ１３）。そして、
ステップＳ１３で点火プラグ１３が失火していると判断
された場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップ
Ｓ１２で補正された空気過剰率λの値がよりリーンとな
る値に補正される（ステップＳ１４）。この後、ステッ
プＳ８に移行し、上記空気過剰率λの値に基づいて流量
調整弁２５が制御される。一方、ステップＳ１３で点火
プラグ１３が失火していないと判断された場合には（ス
テップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ８に移行し、上記空
気過剰率λの値に基づいて流量調整弁２５が制御され
る。
【００３２】このように、温間状態でエンジンが始動さ
れている場合には、エンジンの立ち上がりを短時間で行
なわせるべく、空気過剰率λの値として混合気がリッチ
となる、例えば略“１．０”が設定されるが、冷間状態
では、空気過剰率λの値として混合気がリーンとなる、
例えば“１．５”以上の値に補正される。このようにし
たのは、空気過剰率λが低い場合には（リッチ状態）、
混合気内の水素ガスの濃度が高いためにシリンダ内にお
ける燃焼ガスの水蒸気の濃度が高くなり、冷間状態にあ
っては、上記シリンダ内の水蒸気が飽和して水滴となっ
て点火プラグ１３に付着するからである。そして、この
水滴の付着により、点火プラグ１３が失火し、始動不良
を発生させることになる。このため、冷間状態で空気過
剰率λを高くすることにより、混合気内の水素ガスの濃
度を低くしてシリンダ内に生じる水蒸気を抑制し、水滴
の発生を防止して始動不良の発生を防止している。
れている場合には、エンジンの立ち上がりを短時間で行
なわせるべく、空気過剰率λの値として混合気がリッチ
となる、例えば略“１．０”が設定されるが、冷間状態
では、空気過剰率λの値として混合気がリーンとなる、
例えば“１．５”以上の値に補正される。このようにし
たのは、空気過剰率λが低い場合には（リッチ状態）、
混合気内の水素ガスの濃度が高いためにシリンダ内にお
ける燃焼ガスの水蒸気の濃度が高くなり、冷間状態にあ
っては、上記シリンダ内の水蒸気が飽和して水滴となっ
て点火プラグ１３に付着するからである。そして、この
水滴の付着により、点火プラグ１３が失火し、始動不良
を発生させることになる。このため、冷間状態で空気過
剰率λを高くすることにより、混合気内の水素ガスの濃
度を低くしてシリンダ内に生じる水蒸気を抑制し、水滴
の発生を防止して始動不良の発生を防止している。
【００３３】また、温間状態における通常のエンジン運
転時に、例えばエンジンが高負荷となると、空気過剰率
λの値として、例えば略“１．０”が設定されるが、冷
間状態では、高負荷の場合であっても空気過剰率λの値
として混合気がリーンとなる、例えば“１．５”以上の
値に補正される。この場合にも、冷間状態では混合気が
リーンとなってシリンダ内の水素ガスの燃焼により生じ
る水蒸気が抑制され、冷間状態によって燃焼ガス内の水
蒸気が飽和して水滴となってシリンダの内壁に付着する
ことが防がれる。従って、シリンダ内に発生した水滴が
オイルパン内に流れ込んで、オイルに混入することが防
止される。
転時に、例えばエンジンが高負荷となると、空気過剰率
λの値として、例えば略“１．０”が設定されるが、冷
間状態では、高負荷の場合であっても空気過剰率λの値
として混合気がリーンとなる、例えば“１．５”以上の
値に補正される。この場合にも、冷間状態では混合気が
リーンとなってシリンダ内の水素ガスの燃焼により生じ
る水蒸気が抑制され、冷間状態によって燃焼ガス内の水
蒸気が飽和して水滴となってシリンダの内壁に付着する
ことが防がれる。従って、シリンダ内に発生した水滴が
オイルパン内に流れ込んで、オイルに混入することが防
止される。
【００３４】また、冷間状態で点火プラグ１３の失火の
有無を判断し、失火しているときには混合気がよりリー
ンになるように空気過剰率λの値が補正されるので、冷
間状態での点火プラグ１３の失火がより確実に防止され
る。
有無を判断し、失火しているときには混合気がよりリー
ンになるように空気過剰率λの値が補正されるので、冷
間状態での点火プラグ１３の失火がより確実に防止され
る。
【００３５】なお、上記実施例では、気体燃料として水
素ガスのみを使用したが、これに限られるものではな
く、エタン、プロパン、都市ガス等と水素ガスとを混合
して使用するものであってもよい。
素ガスのみを使用したが、これに限られるものではな
く、エタン、プロパン、都市ガス等と水素ガスとを混合
して使用するものであってもよい。
【００３６】また、本発明はロータリピストンエンジン
に限らず、レシプロエンジンにも適用することができ
る。
に限らず、レシプロエンジンにも適用することができ
る。
【００３７】
【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る水素エンジ
ンの空燃比制御装置は、冷間状態の場合には、空燃比設
定手段により設定された空燃比をこの空燃比よりも高い
空燃比に補正するので、冷間状態でエンジンへ供給され
る水素ガスの濃度が低くなり、シリンダ内での燃焼によ
って発生する水蒸気を減少させることができる。従っ
て、冷間状態のときにシリンダ内に水滴が発生し、この
水滴がオイルに混入することを防止でき、これによるオ
イルの劣化、オイル切れ等を防止することができる。
ンの空燃比制御装置は、冷間状態の場合には、空燃比設
定手段により設定された空燃比をこの空燃比よりも高い
空燃比に補正するので、冷間状態でエンジンへ供給され
る水素ガスの濃度が低くなり、シリンダ内での燃焼によ
って発生する水蒸気を減少させることができる。従っ
て、冷間状態のときにシリンダ内に水滴が発生し、この
水滴がオイルに混入することを防止でき、これによるオ
イルの劣化、オイル切れ等を防止することができる。
【００３８】また、請求項２に記載の発明に係る水素エ
ンジンの空燃比制御装置は、エンジン始動時に冷間状態
の場合には、空燃比設定手段により設定された空燃比を
この空燃比よりも高い空燃比に補正するので、冷間状態
でのエンジン始動によってシリンダ内に水滴の発生を防
止することができ、シリンダ内に発生した水滴が点火プ
ラグに付着して失火することを防止することができ、冷
間状態での始動不良を防止することができる。
ンジンの空燃比制御装置は、エンジン始動時に冷間状態
の場合には、空燃比設定手段により設定された空燃比を
この空燃比よりも高い空燃比に補正するので、冷間状態
でのエンジン始動によってシリンダ内に水滴の発生を防
止することができ、シリンダ内に発生した水滴が点火プ
ラグに付着して失火することを防止することができ、冷
間状態での始動不良を防止することができる。
【００３９】さらに、冷間状態の場合にエンジンの失火
が検出されると、補正された空燃比をより高い空燃比に
補正するので、発生した水滴の点火プラグへの付着をよ
り確実に防止することができる。
が検出されると、補正された空燃比をより高い空燃比に
補正するので、発生した水滴の点火プラグへの付着をよ
り確実に防止することができる。
【図１】本発明の一実施例による水素エンジンの全体構
造の概略図である。
造の概略図である。
【図２】流量調整弁等に対する制御系統を示す概略図で
ある。
ある。
【図３】コントロールユニットによって行なわれる流量
調整弁の制御動作を示すフローチャートである。
調整弁の制御動作を示すフローチャートである。
【図４】温間時の運転状態に対する空気過剰率の値を示
すマップである。
すマップである。
【図５】冷間時の運転状態に対する空気過剰率の値を示
すマップである。
すマップである。
８ スロットル弁 １０ エアフローメータ ２５ 流量調整弁 ２６ ステップモータ ２７ コントロールユニット（ＥＣＵ） ２８ アクセル開度センサ ２９ 回転数センサ ３１ Ｏ2センサ ３２ 水温センサ ３３ 排気温センサ ２７１ 流量制御手段 ２７２ 補正手段
Claims (3)
- 【請求項１】 水素ガスを燃料の一部又は全部とする気
体燃料のエンジンへの供給量を調整する供給量調整手段
と、エンジンの運転状態に応じた空燃比を設定する空燃
比設定手段とを設け、この設定された空燃比になるよう
に上記供給量調整手段を制御する水素エンジンの空燃比
制御装置において、シリンダ内の燃焼ガスの温度を検出
する温度検出手段と、上記検出温度が予め設定された温
度以下となる冷間状態かどうかを判別する判別手段と、
上記冷間状態の場合に上記空燃比設定手段によって設定
された空燃比をより高い空燃比に補正する補正手段とを
備えたことを特徴とする水素エンジンの空燃比制御装
置。 - 【請求項２】 水素ガスを燃料の一部又は全部とする気
体燃料のエンジンへの供給量を調整する供給量調整手段
と、エンジン始動時の空燃比を設定する空燃比設定手段
とを設け、この設定された空燃比になるように上記供給
量調整手段を制御する水素エンジンの空燃比制御装置に
おいて、エンジン始動時の燃焼ガスの温度を検出する温
度検出手段と、上記検出温度が予め設定された温度以下
となる冷間状態かどうかを判別する判別手段と、上記冷
間状態の場合に上記空燃比設定手段により設定された空
燃比をより高い空燃比に補正する補正手段とを備えたこ
とを特徴とする水素エンジンの空燃比制御装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の水素エンジンの空
燃比制御装置において、エンジンの失火を検出する失火
検出手段と、冷間状態の場合に上記失火が検出されると
上記補正手段によって補正された空燃比をより高い空燃
比に補正する再補正手段とを備えたことを特徴とする水
素エンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34836692A JP3251080B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 水素エンジンの空燃比制御装置 |
| US08/172,894 US5413075A (en) | 1992-12-28 | 1993-12-27 | Gaseous fuel engine and air-fuel ratio control system for the engine |
| DE4344715A DE4344715A1 (de) | 1992-12-28 | 1993-12-27 | Gaskraftstoffmotor und Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem für den Motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34836692A JP3251080B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 水素エンジンの空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200806A true JPH06200806A (ja) | 1994-07-19 |
| JP3251080B2 JP3251080B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18396548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34836692A Expired - Fee Related JP3251080B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 水素エンジンの空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251080B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100305809B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2001-12-17 | 이계안 | 수소엔진의공연비제어방법 |
| JP2003013765A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素エンジン及び水素エンジンの運転方法 |
| JP2007051613A (ja) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Mazda Motor Corp | 水素エンジン制御装置 |
| JP2007278254A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| CN100360782C (zh) * | 2002-08-01 | 2008-01-09 | 福特全球科技公司 | 测定氢燃料内燃机的空气/燃料比的方法和系统 |
| JP2011047282A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Mazda Motor Corp | 水素エンジンの制御装置 |
| CN115163321A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-11 | 同济大学 | 一种氢燃料内燃机瞬时空燃比控制方法及系统 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP34836692A patent/JP3251080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100305809B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2001-12-17 | 이계안 | 수소엔진의공연비제어방법 |
| JP2003013765A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素エンジン及び水素エンジンの運転方法 |
| CN100360782C (zh) * | 2002-08-01 | 2008-01-09 | 福特全球科技公司 | 测定氢燃料内燃机的空气/燃料比的方法和系统 |
| JP2007051613A (ja) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Mazda Motor Corp | 水素エンジン制御装置 |
| JP2007278254A (ja) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| JP2011047282A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Mazda Motor Corp | 水素エンジンの制御装置 |
| CN115163321A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-11 | 同济大学 | 一种氢燃料内燃机瞬时空燃比控制方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3251080B2 (ja) | 2002-01-28 |
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