JPH06272590A - 火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置Info
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- JPH06272590A JPH06272590A JP8799893A JP8799893A JPH06272590A JP H06272590 A JPH06272590 A JP H06272590A JP 8799893 A JP8799893 A JP 8799893A JP 8799893 A JP8799893 A JP 8799893A JP H06272590 A JPH06272590 A JP H06272590A
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 9
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 湿度に関係なく空燃比を適切に制御する。
【構成】 大気の絶対湿度を湿度センサ１２で検出し、
その結果に応じて空燃比を補正するようにした。 【効果】 天候による短期的な湿度変化や季節的な湿度
変化があっても、ＮＯｘ値を規制値以下に抑えながら安
定して運転することができ、定置式のガス機関のように
ＮＯｘの規制値が厳しく、しかも希薄燃焼領域で運転す
る機関においては特に効果が大きい。
その結果に応じて空燃比を補正するようにした。 【効果】 天候による短期的な湿度変化や季節的な湿度
変化があっても、ＮＯｘ値を規制値以下に抑えながら安
定して運転することができ、定置式のガス機関のように
ＮＯｘの規制値が厳しく、しかも希薄燃焼領域で運転す
る機関においては特に効果が大きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、火花点火式希薄燃焼
内燃機関における空燃比制御装置の改良に関するもので
ある。
内燃機関における空燃比制御装置の改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排ガス浄化を行うために機関
回転数、負荷、吸気温度等を検出して空燃比を制御する
場合、大気の湿度によって排気成分、特にＮＯｘ量が変
化することが知られている。一般的な自動車用エンジン
等ではこのＮＯｘの規制値が緩いため多少の湿度変化で
はそれほど影響されないが、定置式のガス機関のように
ＮＯｘの規制値が厳しく、しかも希薄燃焼領域で運転す
る機関においては影響を受けやすい。図３はその説明図
である。
回転数、負荷、吸気温度等を検出して空燃比を制御する
場合、大気の湿度によって排気成分、特にＮＯｘ量が変
化することが知られている。一般的な自動車用エンジン
等ではこのＮＯｘの規制値が緩いため多少の湿度変化で
はそれほど影響されないが、定置式のガス機関のように
ＮＯｘの規制値が厳しく、しかも希薄燃焼領域で運転す
る機関においては影響を受けやすい。図３はその説明図
である。
【０００３】すなわち、図に示すようにＮＯｘ濃度はあ
る空燃比で最も高く、空燃比がそれより濃くなっても薄
くなっても低くなるが、特に薄い領域では規制値Ａを下
回ることができる。しかし薄過ぎると失火限界であるＢ
点で失火し、また熱効率も低下するため、ＮＯｘ濃度が
規制値Ａ以下であり、しかもＢ点に達しない領域Ｃが運
転可能域とされ、一般には失火を避けるために領域Ｃ中
の比較的濃い空燃比、例えばＤ点に対応した空燃比で運
転されるように最適空燃比が設定される。一方、湿度が
高いとＮＯｘ濃度は低下する性質があり、図の実線が低
湿度の時の特性とすると、高湿度では例えば破線のよう
に位置が変化し、同時に失火点ＢがＢ´のように濃い側
に移動する。このため空燃比がＤ点に対応する値に設定
されている場合には失火する可能性があり、このままで
は安定した運転が困難となる。なお、熱効率も湿度によ
って図のように変化する。
る空燃比で最も高く、空燃比がそれより濃くなっても薄
くなっても低くなるが、特に薄い領域では規制値Ａを下
回ることができる。しかし薄過ぎると失火限界であるＢ
点で失火し、また熱効率も低下するため、ＮＯｘ濃度が
規制値Ａ以下であり、しかもＢ点に達しない領域Ｃが運
転可能域とされ、一般には失火を避けるために領域Ｃ中
の比較的濃い空燃比、例えばＤ点に対応した空燃比で運
転されるように最適空燃比が設定される。一方、湿度が
高いとＮＯｘ濃度は低下する性質があり、図の実線が低
湿度の時の特性とすると、高湿度では例えば破線のよう
に位置が変化し、同時に失火点ＢがＢ´のように濃い側
に移動する。このため空燃比がＤ点に対応する値に設定
されている場合には失火する可能性があり、このままで
は安定した運転が困難となる。なお、熱効率も湿度によ
って図のように変化する。
【０００４】これを防止するために、従来は湿度の変化
を見込んで空燃比を設定しており、常に最適な条件で運
転されているとは限らない状態であった。またこれを避
けるためには三元触媒を用いたフィードバック方式が採
用されており、これには高価な三元触媒が必要となって
いた。
を見込んで空燃比を設定しており、常に最適な条件で運
転されているとは限らない状態であった。またこれを避
けるためには三元触媒を用いたフィードバック方式が採
用されており、これには高価な三元触媒が必要となって
いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
点に着目し、触媒による後処理を必要せず、しかも湿度
の変化にかかわらず常に空燃比制御が適切に行われるよ
うにすることを課題としてなされたものである。
点に着目し、触媒による後処理を必要せず、しかも湿度
の変化にかかわらず常に空燃比制御が適切に行われるよ
うにすることを課題としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、少なくとも機関回転数と負荷を検
出し、排気のＮＯｘ量が所定の値になるように空燃比を
制御する空燃比制御装置において、機関に供給される大
気の絶対湿度を検出し、その結果に応じて上記の空燃比
を補正するようにしている。
めに、この発明では、少なくとも機関回転数と負荷を検
出し、排気のＮＯｘ量が所定の値になるように空燃比を
制御する空燃比制御装置において、機関に供給される大
気の絶対湿度を検出し、その結果に応じて上記の空燃比
を補正するようにしている。
【０００７】また、同様な空燃比制御装置において、機
関に供給される大気の絶対湿度を検出し、その結果に応
じて機関の点火時期を補正するようにしている。
関に供給される大気の絶対湿度を検出し、その結果に応
じて機関の点火時期を補正するようにしている。
【０００８】
【作用】大気の絶対湿度に応じて空燃比が補正されるた
め、湿度が変化しても空燃比制御を適正に行い、ＮＯｘ
量を規制値以下に抑えることができる。
め、湿度が変化しても空燃比制御を適正に行い、ＮＯｘ
量を規制値以下に抑えることができる。
【０００９】図７は機関の点火時期を変化させた場合の
空燃比とＮＯｘ値及び熱効率の関係を示したものであっ
て、破線は実線の状態から点火時期を進めた場合の特性
である。このように点火時期が早くなると、特性は空燃
比の薄い方に移動し、失火点ＢもＢ´に移動するので、
図３で説明したように湿度の増加で特性が空燃比の濃い
方に移動した場合に点火時期を進めることにより、湿度
の増加による特性の変動が補償され、湿度が変化しても
空燃比制御を適正に行ってＮＯｘ量を規制値以下に抑え
ることができる。
空燃比とＮＯｘ値及び熱効率の関係を示したものであっ
て、破線は実線の状態から点火時期を進めた場合の特性
である。このように点火時期が早くなると、特性は空燃
比の薄い方に移動し、失火点ＢもＢ´に移動するので、
図３で説明したように湿度の増加で特性が空燃比の濃い
方に移動した場合に点火時期を進めることにより、湿度
の増加による特性の変動が補償され、湿度が変化しても
空燃比制御を適正に行ってＮＯｘ量を規制値以下に抑え
ることができる。
【００１０】
【実施例１】次に、空燃比を補正するようにした発明を
ガス機関に適用した一実施例について説明する。図１に
おいて、１はガス機関、２はミキサー、３は制御部、４
は空気供給管、５はガス供給管、６は吸気管、７はスロ
ットル弁、８は排気管、９は回転センサ、１０は吸気圧
センサ、１１は吸気温度センサ、１２は湿度センサであ
り、ガスはミキサー２で空気と混合され、吸気管６、ス
ロットル弁７を経て機関１に供給される。
ガス機関に適用した一実施例について説明する。図１に
おいて、１はガス機関、２はミキサー、３は制御部、４
は空気供給管、５はガス供給管、６は吸気管、７はスロ
ットル弁、８は排気管、９は回転センサ、１０は吸気圧
センサ、１１は吸気温度センサ、１２は湿度センサであ
り、ガスはミキサー２で空気と混合され、吸気管６、ス
ロットル弁７を経て機関１に供給される。
【００１１】制御部３には例えばマイクロコンピュータ
が備えられており、回転センサ９、吸気圧センサ１０で
機関１の運転状態を検出し、その結果に応じてミキサー
２での空気とガスの混合比を調整することにより、所定
の空燃比を維持するような制御が行われる。また、空燃
比は空気の温度の影響を受けるので、吸気温度センサ１
１で検出される吸気の温度に応じた補正も行われる。な
お、このような空燃比制御自体は公知であるので、詳細
な説明は省略する。
が備えられており、回転センサ９、吸気圧センサ１０で
機関１の運転状態を検出し、その結果に応じてミキサー
２での空気とガスの混合比を調整することにより、所定
の空燃比を維持するような制御が行われる。また、空燃
比は空気の温度の影響を受けるので、吸気温度センサ１
１で検出される吸気の温度に応じた補正も行われる。な
お、このような空燃比制御自体は公知であるので、詳細
な説明は省略する。
【００１２】湿度センサ１２はこの発明により空気供給
管４に設けられたものであり、例えばアルミナセラミッ
ク素子型のような絶対湿度計が使用される。制御部３で
は、この湿度センサ１２によって検出された大気の絶対
湿度に応じてミキサー２に送る制御信号Ｓ1を補正し、
ミキサー２における空気とガスの混合比を調整して湿度
が変化しても良好な状態で機関１が運転されるように空
燃比を制御するのである。
管４に設けられたものであり、例えばアルミナセラミッ
ク素子型のような絶対湿度計が使用される。制御部３で
は、この湿度センサ１２によって検出された大気の絶対
湿度に応じてミキサー２に送る制御信号Ｓ1を補正し、
ミキサー２における空気とガスの混合比を調整して湿度
が変化しても良好な状態で機関１が運転されるように空
燃比を制御するのである。
【００１３】図２は大気の絶対湿度と空燃比の補正量の
関係を例示したものであり、図のように絶対湿度を示す
センサ出力が高くなると濃い側に空燃比を補正し、出力
が低くなると薄い側に補正する。従って、例えば空燃比
が図３の実線のＤ点に対応する値に設定されている状態
において湿度が高くなって特性が破線のように変化した
場合には、空燃比が濃い側すなわち図の左方向に移動す
ることになり、湿度に対する補正量を適正に設定してお
くことにより、空燃比が規制値Ａに近くて失火限界であ
るＢ´点からは遠いＤ´点に対応する値に変更され、湿
度が変化しても空燃比を適正に制御して常に同じ性能を
維持して運転できるのである。
関係を例示したものであり、図のように絶対湿度を示す
センサ出力が高くなると濃い側に空燃比を補正し、出力
が低くなると薄い側に補正する。従って、例えば空燃比
が図３の実線のＤ点に対応する値に設定されている状態
において湿度が高くなって特性が破線のように変化した
場合には、空燃比が濃い側すなわち図の左方向に移動す
ることになり、湿度に対する補正量を適正に設定してお
くことにより、空燃比が規制値Ａに近くて失火限界であ
るＢ´点からは遠いＤ´点に対応する値に変更され、湿
度が変化しても空燃比を適正に制御して常に同じ性能を
維持して運転できるのである。
【００１４】上記の補正は、例えばミキサー２における
空燃比制御用アクチュエータの目標ステップ数や、リー
ンバーンセンサによるフィードバック制御の場合には目
標酸素濃度の変更などによって行うことができる。な
お、実際の機関においては出荷試験時に例えばＪＩＳ規
格の大気標準状態でセッティングしておき、据付け後の
運転の際には大気標準状態との差に応じて補正する等の
制御動作が行われる。
空燃比制御用アクチュエータの目標ステップ数や、リー
ンバーンセンサによるフィードバック制御の場合には目
標酸素濃度の変更などによって行うことができる。な
お、実際の機関においては出荷試験時に例えばＪＩＳ規
格の大気標準状態でセッティングしておき、据付け後の
運転の際には大気標準状態との差に応じて補正する等の
制御動作が行われる。
【００１５】図４は以上の基本的な制御手順を示したフ
ローチャートである。すなわち、まず回転数Ｎ、吸気圧
力Ｐａ、吸気温度Ｔａ、絶対湿度Ｈを読み込み、Ｎ、Ｐ
ａ及びＴａから空燃比あるいは目標酸素濃度を算出す
る。そして大気標準状態の湿度とＨを比較して偏差を求
め、この偏差に応じて先に算出した空燃比あるいは目標
酸素濃度を補正し、その結果によってミキサー２のアク
チュエータが駆動されるのである。
ローチャートである。すなわち、まず回転数Ｎ、吸気圧
力Ｐａ、吸気温度Ｔａ、絶対湿度Ｈを読み込み、Ｎ、Ｐ
ａ及びＴａから空燃比あるいは目標酸素濃度を算出す
る。そして大気標準状態の湿度とＨを比較して偏差を求
め、この偏差に応じて先に算出した空燃比あるいは目標
酸素濃度を補正し、その結果によってミキサー２のアク
チュエータが駆動されるのである。
【００１６】
【実施例２】次に、点火時期を補正するようにした発明
を火花点火式のガス機関に適用した一実施例について説
明する。図５において、１５は点火栓、１６は点火装置
であり、他は図１と同じ符号で示してある。制御部３は
回転センサ９、吸気圧センサ１０で機関１の運転状態を
検出し、その結果に応じてミキサー２での空気とガスの
混合比を調整することにより、所定の空燃比を維持する
ような制御を行う。また検出された運転状態に応じて、
回転センサ９で得られる上死点信号等を基準として点火
時期が制御される。なお、この点火時期の制御自体は公
知であるので詳細な説明は省略する。
を火花点火式のガス機関に適用した一実施例について説
明する。図５において、１５は点火栓、１６は点火装置
であり、他は図１と同じ符号で示してある。制御部３は
回転センサ９、吸気圧センサ１０で機関１の運転状態を
検出し、その結果に応じてミキサー２での空気とガスの
混合比を調整することにより、所定の空燃比を維持する
ような制御を行う。また検出された運転状態に応じて、
回転センサ９で得られる上死点信号等を基準として点火
時期が制御される。なお、この点火時期の制御自体は公
知であるので詳細な説明は省略する。
【００１７】これらの制御に加えて、この実施例では湿
度センサ１２で検出された大気の絶対湿度に応じて点火
装置１６に送る制御信号Ｓ2が補正される。図６は大気
の絶対湿度と点火時期の関係を例示したものであり、図
のように絶対湿度を示すセンサ出力が高くなると進角を
大きくして点火時期を進め、出力が低くなると進角を小
さくして遅らせる。点火時期が早くなると、図７で説明
したようにＮＯｘ値が空燃比の薄い方に移動するので、
湿度に対する点火時期の変化量を適正に設定しておくこ
とにより、図３で説明した湿度の増加によって生ずる空
燃比の濃い方へのＮＯｘ値の移動が相殺され、湿度が変
化しても常に同じ性能を維持して運転することが可能と
なるのである。
度センサ１２で検出された大気の絶対湿度に応じて点火
装置１６に送る制御信号Ｓ2が補正される。図６は大気
の絶対湿度と点火時期の関係を例示したものであり、図
のように絶対湿度を示すセンサ出力が高くなると進角を
大きくして点火時期を進め、出力が低くなると進角を小
さくして遅らせる。点火時期が早くなると、図７で説明
したようにＮＯｘ値が空燃比の薄い方に移動するので、
湿度に対する点火時期の変化量を適正に設定しておくこ
とにより、図３で説明した湿度の増加によって生ずる空
燃比の濃い方へのＮＯｘ値の移動が相殺され、湿度が変
化しても常に同じ性能を維持して運転することが可能と
なるのである。
【００１８】なお、点火時期を補正すると機関の運転状
態が速やかに変化するので、ミキサー２での空気とガス
の混合比を変える方式の上述の実施例よりも良好な応答
性が得られる利点がある。
態が速やかに変化するので、ミキサー２での空気とガス
の混合比を変える方式の上述の実施例よりも良好な応答
性が得られる利点がある。
【００１９】図８は以上の基本的な制御手順を示したフ
ローチャートである。すなわち、まず回転数Ｎ、吸気圧
力Ｐａ、吸気温度Ｔａ、絶対湿度Ｈを読み込み、Ｎ、Ｐ
ａ及びＴａから空燃比あるいは目標酸素濃度を算出し、
更に点火時期を算出する。そして大気標準状態の湿度と
Ｈを比較して偏差を求め、この偏差に応じて点火時期を
補正し、その結果によって点火装置１６を駆動すると共
に、先に算出された空燃比あるいは目標酸素濃度に応じ
てミキサー２のアクチュエータが駆動されるのである。
ローチャートである。すなわち、まず回転数Ｎ、吸気圧
力Ｐａ、吸気温度Ｔａ、絶対湿度Ｈを読み込み、Ｎ、Ｐ
ａ及びＴａから空燃比あるいは目標酸素濃度を算出し、
更に点火時期を算出する。そして大気標準状態の湿度と
Ｈを比較して偏差を求め、この偏差に応じて点火時期を
補正し、その結果によって点火装置１６を駆動すると共
に、先に算出された空燃比あるいは目標酸素濃度に応じ
てミキサー２のアクチュエータが駆動されるのである。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、空燃比制御装置において機関に供給される大気の
絶対湿度を検出し、その結果に応じて空燃比を補正し、
あるいは点火時期を補正するようにしたものである。
明は、空燃比制御装置において機関に供給される大気の
絶対湿度を検出し、その結果に応じて空燃比を補正し、
あるいは点火時期を補正するようにしたものである。
【００２１】従って、天候による短期的な湿度変化や季
節的な湿度変化があっても、高価な触媒を使用しないで
ＮＯｘ値を規制値以下に抑え、失火したり熱効率を低下
させたりせずに安定して運転することが可能となるので
あり、定置式のガス機関のようにＮＯｘの規制値が厳し
く、しかも希薄燃焼領域で運転する機関においては特に
効果が大きい。また点火時期を補正するものでは応答性
の良い制御ができる利点がある。
節的な湿度変化があっても、高価な触媒を使用しないで
ＮＯｘ値を規制値以下に抑え、失火したり熱効率を低下
させたりせずに安定して運転することが可能となるので
あり、定置式のガス機関のようにＮＯｘの規制値が厳し
く、しかも希薄燃焼領域で運転する機関においては特に
効果が大きい。また点火時期を補正するものでは応答性
の良い制御ができる利点がある。
【図１】この発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】同実施例における絶対湿度と空燃比の補正量の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図３】同実施例における空燃比とＮＯｘ濃度及び熱効
率の関係を示す図である。
率の関係を示す図である。
【図４】同実施例の制御の基本的な手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図５】他の実施例の概略構成図である。
【図６】同実施例における絶対湿度と点火時期の補正量
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図７】同実施例における空燃比とＮＯｘ濃度及び熱効
率並びに点火時期の関係を示す図である。
率並びに点火時期の関係を示す図である。
【図８】同実施例の制御の基本的な手順を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
１ ガス機関 ２ ミキサー ３ 制御部 ９ 回転センサ １０ 吸気圧センサ １２ 湿度センサ １５ 点火栓 １６ 点火装置
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも機関回転数と負荷を検出し、
その結果により排気のＮＯｘ量が所定の値になるように
空燃比を制御する火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比
制御装置において、機関に供給される大気の絶対湿度を
検出し、その結果に応じて上記の空燃比を補正する補正
手段を備えたことを特徴とする火花点火式希薄燃焼内燃
機関の空燃比制御装置。 - 【請求項２】 少なくとも機関回転数と負荷を検出し、
その結果により排気のＮＯｘ量が所定の値になるように
空燃比を制御する火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比
制御装置において、機関に供給される大気の絶対湿度を
検出し、その結果に応じて機関の点火時期を補正する補
正手段を備えたことを特徴とする火花点火式希薄燃焼内
燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8799893A JPH06272590A (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8799893A JPH06272590A (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06272590A true JPH06272590A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13930466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8799893A Pending JPH06272590A (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 火花点火式希薄燃焼内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06272590A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016109047A (ja) * | 2014-12-08 | 2016-06-20 | 日産自動車株式会社 | エンジンの点火時期制御装置 |
| DE112016003762T5 (de) | 2015-08-19 | 2018-05-03 | Denso Corporation | Zündvorrichtung |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP8799893A patent/JPH06272590A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016109047A (ja) * | 2014-12-08 | 2016-06-20 | 日産自動車株式会社 | エンジンの点火時期制御装置 |
| DE112016003762T5 (de) | 2015-08-19 | 2018-05-03 | Denso Corporation | Zündvorrichtung |
| US10138861B2 (en) | 2015-08-19 | 2018-11-27 | Soken, Inc. | Ignition device |
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