JPH08338294A - エンジンの調整方法及び装置 - Google Patents

エンジンの調整方法及び装置

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JPH08338294A
JPH08338294A JP8031204A JP3120496A JPH08338294A JP H08338294 A JPH08338294 A JP H08338294A JP 8031204 A JP8031204 A JP 8031204A JP 3120496 A JP3120496 A JP 3120496A JP H08338294 A JPH08338294 A JP H08338294A
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air
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adjusting
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JP8031204A
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Leendert Wolters
ヴォルタース レーンデルト
Johan Lugtenburg
ルグテンブルグ ヨハン
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Deltec Fuel Systems BV
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実にNOx排出量を抑制できるエンジンの
調整方法及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 出力が測定されるエンジンの運転状態の
関数として空気/燃料比を調整してエンジンを調整する
方法において、運転状態の下でエンジンの所望の効率を
決定し、かかる運転状態での効率を測定し、測定した効
率が決定した効率よりも高いときには空気/燃料比を減
少させるようにして、決定した効率と測定した効率とが
等しくなるように空気/燃料比の改善を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力が測定される
エンジンの運転状態の関数として空気/燃料比を調整し
てエンジンを調整する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】窒素酸化物の排出量を制御するための先
行技術としては二種の方法が知られている。
【0003】第一の方法では、シリンダあるいはシリン
ダヘッドで直接測定が行なわれる。この測定は温度測定
に関するものである。なかんずく、酸素を窒素との結合
がシリンダ内の混合気の燃焼温度に多少依存していると
いうことが知られている。
【0004】上記の方法にはそれが非常に良好に機能す
るという利点はあるが、温度を決定するための装置が特
に敏感で限られた寿命しか得られないという欠点があ
る。
【0005】これに加えて、上記装置はエンジン内に適
宜装着する必要があり、すなわち、後になって取り付け
ることができず、あるいは特殊な工夫をして初めて可能
となる。
【0006】小型のシリンダあるいはシリンダヘッドの
場合は、十分に正確な測定を行なうことができない。
【0007】窒素酸化物の成分を抑制するための他の方
法は、いわゆる間接測定にもとづくものである。例え
ば、燃焼温度の変化率がエンジンの制御に用いられる。
【0008】このように、希薄な混合気、すなわち過剰
空気を有する混合気が燃焼温度を低くするということが
知られている。さらに、混合気の温度が高くなると燃焼
温度の温度も高くなる。又、一方ではエンジン出力、そ
して他方では吸気管での圧力と温度との間にも関係があ
ることが判明している(例えば欧州特許0 25938
2参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記した方法のいくつ
かにおいては、劣化しやすいλセンサが用いられてい
る。もし、燃料としてのガスの特性、すなわち発熱量が
変わるときには、同じλ(空気/燃料比)に対し、NO
x排出量が変わるということが判っている。又、過度に
希薄な混合気に対しては、出力が不安定となり、換言す
ればエンジンは最早一定して運転できなくなるというこ
とも知られている。
【0010】シリンダへの給気を変えるエンジンにおけ
る内部変更、例えば、バルブクリアランスの変更や排気
背圧の変更の結果、吸気マニホルドにおける圧力の決定
が信頼性に欠ける方法となってしまう。又、吸入される
混合気の温度の制御が困難であるために、混合気の温度
修正の決定が実際には困難であるということも判明して
いる。
【0011】本発明の目的は、上述の従来の方法におけ
る問題を解決し、従来知られ又良く制御できる手段を用
いた直接的な方法を利用して、要望に応じてNOx排出
量を抑制できる方法及び装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、上
記の方法において、運転状態の下でエンジンの所望の効
率を決定し、かかる運転状態での効率を測定し、測定し
た効率が決定した効率よりも高いときには空気/燃料比
を減少させるようにして、決定した効率と測定した効率
とが等しくなるように空気/燃料比の改善を行なうこと
により達成される。
【0013】驚くべきことには、エンジンの機械効率と
燃焼温度との間には関係があり、上述のごとく、燃焼温
度がNOx排出量に大きく影響することが判った。換言
すれば、効率が或る出力で一定に保たれると、NOx
出量も又一定に保たれる。これに関連し、吸気温度、吸
気圧力、ガスの成分等のパラメータが変動するかどうか
は重要ではなかった。効率が一定に保たれる限り、NO
xの排出量は変動しなかった。
【0014】たとえ混合気の濃度が変わっても、一定の
効率のもとではNOx排出量は変わらないということが
判明した。これは、ガスの成分そして/あるいは他のパ
ラメータ、例えば吸気圧や吸気温度に変動があっても、
本発明による調整にもとづいて一定した排出量となる。
【0015】もしエンジンが定速で連続に回転する定置
機関であるならば、効率は負荷の関数として変化する。
しかし、もしエンジンが変動速度そして変動負荷のもと
で運転されるならば、本発明によると、効率は上記エン
ジンの特性ダイアグラムをもとに決定された表から読み
とれる。
【0016】上記方法と、エンジンの速度そして/ある
いは出力を一定に保つための調整方法とを組合せること
も可能である。本発明に関わる空気/燃料組成の変化は
一般に速度そして/あるいは出力の変化よりも遅く進行
するので、エンジン速度あるいは出力を調整すべく比較
的素早く上記空気/燃料組成を変化させそして空気/燃
料比を比較的遅く変化させる。エンジンの効率は先行技
術で知られるどの方法によっても測定できる。
【0017】一つの方法では、エンジンでの測定から所
望のガス流量を演算し決定を行なう。かかる測定は、例
えば、空気流量の測定を含む。いわゆる熱線流速計がこ
の目的に使える。この場合、空気は熱線に対して流れ、
熱線に対して流れる空気によって熱線が冷やされるため
に生ずる抵抗の変化が記録され、空気流量に換算され
る。又、混合気についてのこれらの流量の決定にも使用
可能である。
【0018】これに関連し、所望のガス流量はエンジン
の種々のパラメータ測定することにより、又いわゆる
「速度/密度法」(speed/density me
thod)なる名称で知られる方法によって決定され
る。
【0019】上記速度/密度法では、エンジンの容積効
率や行程容積と同様にエンジンの吸気管において混合気
の温度と圧力が決定される。
【0020】所望の空気/燃料比が判っていると仮定し
て、ガス流量は、決定された空気流量あるいは混合気流
量から算出できる。
【0021】機械効率がNOx排出量にとって重要であ
るということから判るように、本発明によると、これは
最早空気/燃料比あるいは混合気の温度そしてガス流量
等を知る必要がないということを意味する。
【0022】機械効率は次の公式の形で表される。
【0023】 ηmech=P/(Qgn×Hu) (1) ここで P: 出力〔kW〕 Qgn: 標準状態でのガス流量〔nm3/sec〕 Hu: ガスの正味発熱量〔kJ/nm3〕 もし、エンジンが定出力そして定速で運転されているな
らば、これは、機械効率とPが一定であることを意味す
る。そして、式(1)からQgn×Huが一定となる。
【0024】例えば、もしガス流量が大きくなったとき
には、上式公式にしたがい、出力と機械効率とを同量の
吸入空気量と共に一定に保つようにガス流量は減少され
る。本発明のもととなる原理を実証するために、いくつ
かの測定そしてテストがなされた。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は本発明にもとづく調整装置
の一実施形態である。
【0026】同図において、符号1は吸入管2をもつエ
ンジンで、該吸入管2には流入する混合気流のためのス
ロットル弁3が配され、該スロットル弁3は調整要素4
で調整される。符号9で示されるものは、空気流のため
の熱線流速計で、これは制御系6に接続されている。制
御系6から信号を受けるモータ5により制御される調整
弁12が配されたガス管系10を経て燃料としてのガス
が供給される。ガス流量計は符号13で示されている。
エンジン1は排気口と、特にエンジンの出力が決定され
るための装置、例えばジェネレータ8とを有している。
ジェネレータ8で測定される出力も制御系6に接続され
ている。ガス管系10はガス容器に接続されている。吸
気管2にはスロットル弁の後流位置に、温度検出器21
と圧力検出器22が配され、それぞれライン15,14
を経て制御系6に接続されている。
【0027】エンジンの不安定度を測定するための装置
が符号11で示されている。どのような理由において
も、もし燃焼が、例えばシリンダの全体なあるいは部分
的な欠陥により所定範囲で最適燃焼とならなかったとき
には、この不安定検出器11は信号を発しそして調整装
置を基本的な設定のもとでの運転を不能とせしめる。
【0028】もし、上記調整装置が定速・定出力のもと
でジェネレータ8を駆動するように用いられていると、
ガス量が変化したときには次のことが起こるであろう。
【0029】例えば、もし、高い発熱量を有しているガ
スが供給されると、エンジン速度と出力を一定とするた
めの第一の対応として、出力と速度を制御するための素
早い調整によって、スロットル弁3は若干閉じられる。
【0030】若干濃度の高いガスの供給の前の状態で、
機械効率は制御系6に記憶されている表をもとに該制御
系で決定される。Qgnは、流量計9にて定まる空気流量
により、あるいは吸気管の温度検出器と圧力検出器から
の信号にもとづいた速度/密度法により決定される。こ
の関連で、排気理論混合比λが用いられる。
【0031】ガス弁を閉じた後に、出力は同じ理論混合
比λ(今となっては不正確である)という仮定で再計算
される。Qgnは今や低下しているので、算出された出力
と測定された出力との間には差が生じ、すなわち、変動
のない効率に対しては、計算された出力は濃度の高い混
合気の場合に測定された出力よりも低くなる。
【0032】続行する空気/燃料比の変化すなわち、こ
の場合におけるガス流量の限界の変化の結果として、ス
ロットル弁3が開くためにエンジンの出力は低下する傾
向にある。
【0033】この測定の結果は、Qgnがもとの値に戻り
λ値は変化するということである。すなわち、変化した
空気/燃料比に対して、同じ効率が維持される。上述し
たように、驚くべきことには、効率の変化が、実にNO
x排出量の変化につながるということが判明した。これ
は、種々の空気/燃料比に対して図2に描かれている。
そこに示された測定は210kWの出力をもった希薄混
合気エンジンについて行なわれた。
【0034】本発明による調整は供給された燃料の組成
の変化時だけでなく、吸入空気の温度やガスの温度が変
わったときにも行なわれるということが容易に理解され
る。
【0035】図3は、異なる燃料が供給されても同じエ
ンジンで広い出力範囲にわたり、本発明による調整のも
とづき供給ガスの流量を調整することで、常にNOx
出量をほぼ同じに保てるということを示すものである。
貯留されていたガス(bottled gas)は3
8.4MJ/m3のHuを有していたが、ガス管からのガ
ス(gas main)は31.6MJ/m3のHuを有
していた。このグラフから、本発明による調整がガスの
種類に係わりなく最適のNOx値をもたらすということ
が明らかである。
【0036】最後に、図4はNOx排出量と効率の比較
を示している。温度が上昇したときには、NOx排出量
も効率も増大する。
【0037】本発明は、定速・定出力を得るために直ち
に操作できる調整として上述のごとく説明してきたが、
他の調整法と組合せたりそして変動する効率・出力のも
とでも実施できることができる。本発明は、特許請求の
範囲に記載された範囲内において、当業者は種々変更で
きる。
【0038】
【発明の効果】本発明は、以上のごとく、運転状態の下
でエンジンの所望の効率を決定し、かかる運転状態での
効率を測定し、測定した効率が決定した効率よりも高い
ときには空気/燃料比を減少させるようにして、決定し
た効率と測定した効率とが等しくなるように空気/燃料
比の改善を行なうこととしたので、従来知られ又良く制
御できる手段を用いた直接的な方法を利用して、要望に
応じて確実にNOx排出量を抑制できるという効果をも
たらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【図2】図1装置による実験結果で、空気/燃料比に対
する効率及びNOx排出量の関係を示すグラフである。
【図3】図1装置による実験結果で、出力に対するNO
x排出量の関係を示すグラフである。
【図4】図1装置による実験結果で、温度に対するNO
x排出量と効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 エンジン 2 吸入管 3 スロットル弁 4 調整要素 5 モータ 6 制御系 8 ジェネレータ 9 熱線流速計 10 ガス管系 21 温度検出器 22 圧力検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン ルグテンブルグ オランダ国、 エヌエル−3233 イーアー ル オーストフォールネ、 ツァンドヴェ ーク 17

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力が測定されるエンジンの運転状態の
    関数として空気/燃料比を調整してエンジンを調整する
    方法において、運転状態の下でエンジンの所望の効率を
    決定し、かかる運転状態での効率を測定し、測定した効
    率が決定した効率よりも高いときには空気/燃料比を減
    少させるようにして、決定した効率と測定した効率とが
    等しくなるように空気/燃料比の改善を行なうことを特
    徴とするエンジンの調整方法。
  2. 【請求項2】 効率及び出力の決定は、出力の関数とし
    て効率が定まっている表にもとづいて行なわれることと
    する請求項1に記載のエンジンの調整方法。
  3. 【請求項3】 エンジンの出力が一定に保たれることと
    する請求項1又は請求項2に記載のエンジンの調整方
    法。
  4. 【請求項4】 エンジンの効率が実質的に一定に保たれ
    ることとする請求項1ないし請求項3のうちの一つに記
    載のエンジンの調整方法。
  5. 【請求項5】 必要に応じエンジンの効率を実質的に一
    定に保ち、続いて次のように運転状態を変化させること
    とする請求項3に記載のエンジンの調整方法。 a)出力が一定となるように混合気流量を変える。 b)効率を測定し、これを決定された効率を比較する。 c)空気/燃料比を適応せしめ、必要に応じてa)〜
    c)を繰り返す。
  6. 【請求項6】 請求項5のa)における変更頻度がc)
    における変更頻度の少なくとも10倍となっていること
    とする請求項5に記載のエンジンの調整方法。
  7. 【請求項7】 空気/燃料比の変更時に吸入ガス量の変
    更を行なうこととする請求項1ないし請求項6のうちの
    一つに記載のエンジンの調整方法。
  8. 【請求項8】 効率の測定時にガス流量の算出を行なう
    こととする請求項1ないし請求項7のうちの一つに記載
    のエンジンの調整方法。
  9. 【請求項9】 ガス流量の算出時に空気流量の測定を行
    なうこととする請求項8に記載のエンジンの調整方法。
  10. 【請求項10】 ガス流量の算出時に、マニホルド圧
    力、マニホルド温度、エンジン速度、容積効率そして/
    又は行程容積のパラメータのうちの少なくとも一つの測
    定もしくは決定を行なうこととする請求項8に記載のエ
    ンジンの調整方法。
  11. 【請求項11】 エンジンの出力の測定のための手段、
    記憶手段、比較手段、計算手段、そして比較手段により
    制御される空気/燃料比を変更するための手段を備えた
    エンジンの調整装置において、記憶手段がエンジンの効
    率を記憶していること、吸入される混合気量の関数とし
    て計算手段が効率を決定するようになっていること、二
    つの上記効率の間に差があるときには比較手段が作動す
    るようになっていることを特徴とするエンジンの調整装
    置。
  12. 【請求項12】 記憶手段は効率が出力の関数として記
    憶されている表を含有していることとする請求項11に
    記載のエンジンの調整装置。
  13. 【請求項13】 エンジン出力を一定とするための手段
    を有していることとする請求項11又は請求項12に記
    載のエンジンの調整装置。
  14. 【請求項14】 エンジンが不点火等の不安定状態にあ
    るということを決定するための手段を有していることと
    する請求項11ないし請求項13のうちの一つに記載の
    エンジンの調整装置。
JP8031204A 1995-01-27 1996-01-26 エンジンの調整方法及び装置 Pending JPH08338294A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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NL9500154A NL9500154A (nl) 1995-01-27 1995-01-27 Werkwijze en inrichting voor het meten van de NO uitstoot van een inwendige verbrandingsmotor.
NL9500154 1995-01-27

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JPH08338294A true JPH08338294A (ja) 1996-12-24

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ID=19865508

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8031204A Pending JPH08338294A (ja) 1995-01-27 1996-01-26 エンジンの調整方法及び装置

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US (1) US5657732A (ja)
EP (1) EP0727574B1 (ja)
JP (1) JPH08338294A (ja)
AT (1) ATE171760T1 (ja)
DE (1) DE69600700T2 (ja)
DK (1) DK0727574T3 (ja)
ES (1) ES2122760T3 (ja)
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