JPH0893572A - ガスエンジンのegr量制御方法と装置 - Google Patents

ガスエンジンのegr量制御方法と装置

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JPH0893572A
JPH0893572A JP6230971A JP23097194A JPH0893572A JP H0893572 A JPH0893572 A JP H0893572A JP 6230971 A JP6230971 A JP 6230971A JP 23097194 A JP23097194 A JP 23097194A JP H0893572 A JPH0893572 A JP H0893572A
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JP
Japan
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gas engine
egr
amount
egr amount
target value
Prior art date
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Pending
Application number
JP6230971A
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English (en)
Inventor
Kenji Nakagawa
健司 中川
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
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    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御系が簡単で、環境条件等の影響を受け難
いEGR制御及びEGR装置を提供する。 【構成】 ガスエンジンの回転数を検出する工程と、検
出された回転数から回転変動量を演算して、該回転変動
量が目標値以内であるか否かを判定する工程と、回転変
動量が目標値以内である場合はEGR量調整弁を開側
に、目標値を超えた場合はEGR量調整弁を閉側に制御
する工程とを含み、更に、ガスエンジン(1)の回転数
を検出する検出手段(11)と、検出された回転数から
回転変動量を演算して、該回転変動量が目標値以内であ
るか否かを判定する判定手段(16)と、回転変動量が
目標値以内である場合はEGR量調整弁(15)を開側
に、目標値を超えた場合はEGR量調整弁を閉側に制御
する制御手段(16)とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば発電機或いはヒ
ートポンプ等の負荷と組み合わされたガスエンジンのE
GR(排気ガス再循環)量を制御する方法及び装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】排出ガスの一部を排気系から取り出して
再びエンジンの吸気系に戻し、混合気または燃料ガスに
加える方法をEGR(排気再循環)という。EGRする
ことで燃焼混合気中における不活性ガス(H2 O、
2 、CO2 等)の割合が増し、燃焼温度が下がり、N
X の発生が抑えられる。又、適量のEGRはポンプ損
失の低減及び燃焼ガス温度低下による冷却液への放熱損
失の低減、作動ガス量・組成の変化による比熱比の増大
に伴うサイクル効率の効果があるので、点火時期を適当
に選べばむしろ熱効率は改善される。しかし、あまりに
も多量のEGRを行なうと、燃焼の安定度が悪化し、H
Cレベルが増大し燃費も悪化する。
【0003】従って、達成目標NOX レベルとエンジン
の安定度が両立するEGR率の範囲に、EGR流量を制
御する必要がある。この制御範囲はエンジン負荷や回転
数に応じ広範囲に変化するが、空燃比が大きいほど、或
いは、点火時期が遅いほど、該制御範囲は狭くなる。
【0004】従来のガスエンジンのEGR制御は、負圧
コントロール式等のメカニカル制御式や、マイコン等に
よる電子制御式が主流であった。前者はエンジンの運転
条件等で一意的にEGR量が決定されてしまうものであ
り、後者は図5及び図6のシステムブロック図及びEG
R量制御フローチャートで示す様に、エンジン回転速度
と吸入空気量とに応じた最適EGR量(マップ)に基づ
いてEGR量調節バルブを駆動する所謂マップ制御であ
る。
【0005】尚、図5において符号8は吸入空気量セン
サを示し、その他の構成は後述の本願の実施例と同じで
あるため、同一符号を付して重複説明を省略する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術では、たとえ同一EGR量であっても、エンジン個
々の性能のバラツキ、環境条件(特に湿度)等によりエ
ンジンの燃焼状態が変化するため、常に最適EGR量に
制御することは困難である。
【0007】また、電子制御式のEGR制御では、冷却
液温に基づいた補正や、加速度補正を行ったり、アイド
リング時や減速時にはEGRを禁止したりすることも行
なっているため、制御ロジックが非常に複雑になってし
まう、という問題を有している。
【0008】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、制御系が簡単で、環境条件等の影
響を受け難いEGR制御及びEGR装置の提供を目的と
している。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のガスエンジンの
EGR量制御方法は、ガスエンジンの回転数を検出する
工程と、検出された回転数から回転数変動量を演算し
て、該回転数変動量が目標値以内であるか否かを判定す
る工程と、回転数変動量が目標値以内である場合はEG
R量調整弁の開度を増加し、目標値を超えた場合はEG
R量調整弁の開度を減少する方向に制御する工程、とを
含んでいる。
【0010】また、本発明のガスエンジンのEGR量制
御装置は、ガスエンジンの回転数を検出する検出手段
と、検出された回転数から回転数変動量を演算して、該
回転数変動量が目標値以内であるか否かを判定する判定
手段と、回転数変動量が目標値以内である場合はEGR
量調整弁の開度を増加し、目標値を超えた場合はEGR
量調整弁の開度を減少する方向に制御する制御手段、と
を有している。
【0011】本発明の実施に際して、前記物理量として
は、ガスエンジン回転数であっても、ガスエンジンの出
力軸に直結した発電機出力の電力周波数であっても、ガ
スエンジンに接続されたヒートポンプ側コンプレッサの
回転数であっても良い。
【0012】
【作用】上記した様な構成を具備する本発明によれば、
エンジン本体から、或いはガスエンジンに関連した物理
量として、情報を得るため環境条件等の影響を受けるこ
とがなく、且つ、制御系が簡素になるために、コストの
低減及び信頼性・耐久性の向上に繋がる。
【0013】
【実施例】以下、図1−4を参照して、本発明の実施例
について説明する。図1は、ガスエンジン1と、ガスエ
ンジン1によって駆動される例えば発電機やヒートポン
プ等の負荷2を示している。このガスエンジン1には空
気(又はガス)供給通路3、燃料(または空気)供給通
路4、供給空気と供給燃料を混合するミキサ5、混合気
供給通路6を介して燃料ガスと空気との混合気が供給さ
れる。又、排気管17からはバイパス通路7が分岐して
おり、このバイパス通路7はEGR量調節弁15を介し
て混合気供給通路6と合流している。
【0014】EGR量調節弁15の開度は、回転数ピッ
クアップ11からのエンジン検出信号に基づいて、制御
手段であるコントロールユニット16によって決定され
る。そしてコントロールユニット16には、ガスエンジ
ン1の回転数を検出する回転数ピックアップ11からの
検出信号と、負荷2の負荷を検出する図示しない負荷セ
ンサの検出信号とが入力される。尚、回転数ピックアッ
プ11のエンジン回転数情報はスロットル弁13を制御
するスロットル弁制御手段14にも送出されている。
【0015】ガスエンジンのEGR量の制御はEGR量
調節弁15の開度調節により行なわれる。図1で示す実
施例において、EGR量調節弁15の開度制御は図2に
示す様なフローチャートに沿ってコントロールユニット
16によって行なわれるが、図2のフローチャートで示
す制御を説明する前に、先ず、図3で示すEGR量制御
のメインルーチンについて説明する。
【0016】図3において、ガスエンジン1及び負荷2
の運転を開始すると(ステップS1及びS2)、図示し
ない負荷センサにより負荷(発電機、ヒートポンプ等)
2を検出し、その検出結果をコントロールユニット16
により判定する(ステップS3)。そして、先ず、定常
運転であるか否かが判定される。(ステップS4)。非
定常運転時であれば(ステップS4がNO)、負荷変
動、始動停止時制御が為され(ステップS5)、定常運
転時であれば(ステップS4がYES)、ステップS3
にて判定した負荷に応じてガスエンジン1の回転数につ
いて、どの程度の範囲までの変動を許容するのか、すな
わち回転変動許容値を決定する(ステップS6)。そし
て回転量ピックアップ11の検出結果から回転変動値を
演算或いは決定し(ステップS7)、その回転変動値の
演算(決定)結果を用いて、EGR量調節弁15の開度
制御を行なう(ステップ8)。尚、ステップS7につい
ては図4を参照して後述し、又、ステップS8の詳細に
ついては図2を参照して後述する。
【0017】EGR量調節弁15の開度制御を行なった
後、ガスエンジン1の燃焼状態及び負荷2の運転状態が
変化するのに必要な期間だけ待機する(ステップS
9)。そして再び負荷2を測定する。
【0018】前述した回転変動値の演算或いは決定工程
(図3のステップS7)について、図4を参照しつつ説
明する。先ず、回転ピックアップ11からの出力を所定
回転(例えばn個)読み込む(ステップS10及びステ
ップS11がNOのループ)。所定回転の読み込みが完
了したならば(ステップS11がYES)、読み込まれ
たn個のデータを用いて回転変動の演算或いは決定を行
なう(ステップS12)。ここで、回転数変動値につい
て「演算或いは決定」という文言を用いたのは、回転ピ
ックアップ11の出力から回転変動値を求める手法につ
いては演算処理(多種類存在する)のみならず、多岐に
亘る手法が存在するため、既存の手法であれば特に限定
されない事を明らかにするためである。
【0019】回転変動値が演算或いは決定されたなら
ば、その数値を記憶し(ステップS13)、最初の段階
に戻る(ステップS14)。
【0020】この様にして演算或いは決定された回転変
動値を用いてEGR量制御弁15の開度を制御する工程
(図3のステップS8)について図2を参照して説明す
る。EGR量制御弁15の開度を制御するに際して、先
ず、図3のステップS6で求めた回転変動許容値を回転
変動目標値として読み込む(ステップS20)。次に図
4をも参照して、回転数をサンプリングし(ステップS
21)、回転数変動量を計算する(ステップS22)。
そして、回転数変動量が回転変動目標値の範囲に入って
いるか否かを判断する(ステップS23)。
【0021】そして、ステップS23における判定結果
に基づいて、回転数変動量が回転変動目標値の範囲に入
っている場合(ステップS23においてYES)、コン
トロ−ラ16はEGR量制御弁の開度を演算し(ステッ
プS24)、更に、開度速度を演算し(ステップS2
5)、EGR量制御弁15を適切な速度で閉側に駆動し
(ステップS26)、制御は最初の段階に戻される(ス
テップS30)。
【0022】一方、回転数変動量が回転変動目標値の範
囲を超えている場合(ステップS23においてNO)
は、コントロ−ラ16はEGR量制御弁の開度を演算し
(ステップS27)、更に、開度速度を演算し(ステッ
プS28)、EGR量制御弁15を適切な速度で開側に
駆動し(ステップS29)、制御は最初の段階に戻され
る(ステップS30)。
【0023】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 (1) EGR量を適切に制御出来、排気ガス中のNO
X の発生を抑制することが出来る。 (2) 回転数ピックアップによりエンジン本体から情
報を得るため、エンジン性能やセンサ、或いはそれらの
バラツキによる影響を受けない。 (3) ガスエンジンの回転数に関連したパラメータで
ある回転数変動に基づいて制御を行なうため、湿度等の
環境条件の変化の影響を受けない。 (4) 制御系の簡素化が図られるため、信頼性、耐久
性の向上、コストの低減が可能となる。 (5) 安定した負荷の回転が得られる。例えば、発電
機を負荷とした場合には、周波数が均一な所謂「質の良
い」電力を得ることが出来る。尚、本出願人による特許
「希薄燃焼ガスの空燃比制御方法及び装置(特願平5−
156684)」と連動させれば希薄燃焼とEGR量が
同時に制御することが出来る。 (6) 可能なかぎりリーン側で制御が行なわれ、運転
限界付近で制御が出来るため、排気ガス中のNOX の発
生を限界まで抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るシステムブロック図
【図2】実施例のEGR量制御弁開度制御ルーチンのフ
ローチャート
【図3】図1で示す実施例のメインフローチャート
【図4】回転変動値を演算或いは決定する制御ルーチン
のフローチャート
【図5】従来技術のシステムブロック図
【図6】従来技術のEGR量調節弁の制御ルーチンのフ
ローチャート
【符号の説明】
1・・・ガスエンジン 2・・・負荷 3・・・空気供給通路(又は燃料供給通路) 4・・・燃料供給通路(又は空気供給通路) 5・・・ミキサ 6・・・混合気供給通路 7・・・バイパス通路 11・・・回転数ピックアップ 13・・・スロットル弁 14・・・スロットル弁制御手段 15・・・EGR量調節弁 16・・・コントロールユニット 17・・・排気管

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスエンジンの回転数に関連する物理量
    を検出する工程と、検出された前記物理量から回転数変
    動量を演算して、該回転数変動量が目標値以内であるか
    否かを判定する工程と、回転数変動量が目標値以内であ
    る場合はEGR量調整弁の開度を増加し、目標値を超え
    た場合はEGR量調整弁の開度を減少する方向に制御す
    る工程、とを含むことを特徴としたガスエンジンのEG
    R量制御方法。
  2. 【請求項2】 前記物理量はガスエンジン回転数である
    請求項1に記載のガスエンジンのEGR量制御方法。
  3. 【請求項3】 前記物理量はガスエンジンの出力軸に直
    結した発電機出力の電力周波数である請求項1に記載の
    ガスエンジンのEGR量制御方法。
  4. 【請求項4】 前記物理量はガスエンジンに接続された
    ヒートポンプ側コンプレッサの回転数である請求項1に
    記載のガスエンジンのEGR量制御方法。
  5. 【請求項5】 ガスエンジンの回転数に関連する物理量
    を検出する検出手段と、検出された前記物理量から回転
    数変動量を演算して、該回転数変動量が目標値以内であ
    るか否かを判定する判定手段と、回転数変動量が目標値
    以内である場合はEGR量調整弁の開度を増加し、目標
    値を超えた場合はEGR量調整弁の開度を減少する方向
    に制御する制御手段、とを含むことを特徴としたガスエ
    ンジンのEGR量制御装置
  6. 【請求項6】 前記物理量はガスエンジン回転数である
    請求項5に記載のガスエンジンのEGR量制御装置。
  7. 【請求項7】 前記物理量はガスエンジンの出力軸に直
    結した発電機出力の電力周波数である請求項5に記載の
    ガスエンジンのEGR量制御装置。
  8. 【請求項8】 前記物理量はガスエンジンに接続された
    ヒートポンプ側コンプレッサの回転数である請求項5に
    記載のガスエンジンのEGR量制御装置。
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