JPH10110640A - 気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法 - Google Patents
気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法Info
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- JPH10110640A JPH10110640A JP8264555A JP26455596A JPH10110640A JP H10110640 A JPH10110640 A JP H10110640A JP 8264555 A JP8264555 A JP 8264555A JP 26455596 A JP26455596 A JP 26455596A JP H10110640 A JPH10110640 A JP H10110640A
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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
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】気筒間の排気温度等の偏差を目標値内に自動制
御し、気筒間の燃焼状態のバランスをとる燃焼バランス
制御装置を提供する。 【解決手段】ガスエンジン１の各シリンダ２にはそれぞ
れバランシングバルブ３が接続され、該バルブ３を介し
て燃料が供給される。各バルブ３はステッピングモータ
で開度を調整される。各気筒の排気温度はセンサがそれ
ぞれ検出する。制御手段は、各気筒の排気温度から排気
温度の平均値を算出し、検出した各気筒の排気温度と平
均値の偏差をそれぞれ算出し、各偏差によって各供給バ
ルブのステッピングモータをそれぞれ制御する。各気筒
間の燃焼状態の偏差が従来よりも小さくなり、気筒間の
燃焼バランスが従来よりも良くなる。
御し、気筒間の燃焼状態のバランスをとる燃焼バランス
制御装置を提供する。 【解決手段】ガスエンジン１の各シリンダ２にはそれぞ
れバランシングバルブ３が接続され、該バルブ３を介し
て燃料が供給される。各バルブ３はステッピングモータ
で開度を調整される。各気筒の排気温度はセンサがそれ
ぞれ検出する。制御手段は、各気筒の排気温度から排気
温度の平均値を算出し、検出した各気筒の排気温度と平
均値の偏差をそれぞれ算出し、各偏差によって各供給バ
ルブのステッピングモータをそれぞれ制御する。各気筒
間の燃焼状態の偏差が従来よりも小さくなり、気筒間の
燃焼バランスが従来よりも良くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼ガスエン
ジンの運転時に、複数の気筒の間において燃焼のバラン
スを制御する気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法に
関するものである。
ジンの運転時に、複数の気筒の間において燃焼のバラン
スを制御する気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の希薄燃焼ガスエンジンでは、複数
の気筒（シリンダ）の各主燃焼室には、それぞれ手動式
のバランシングバルブが設けられており、各バランシン
グバルブを介して燃料ガス主管が接続されていた。この
バランシングバルブは、運転時における気筒間の燃焼バ
ランスを調整するバルブである。具体的には、排気温度
や燃焼最高圧力(Pmax ) や図示馬力(Pmi) が各気筒の燃
焼状態を示す指標とされ、各気筒のこれらの値が所定の
範囲内に収まるように、各気筒ごとにバランシングバル
ブの開度を調整して各気筒に供給される燃料ガスを調整
する。図７に示す従来のバランシングバルブ１００で
は、ニードル弁１０１の開度は調整ハンドル１０２の操
作によって設定され、ロックナット１０３によって固定
される。このため、一度設定された状態は再調整するま
で固定継続される。
の気筒（シリンダ）の各主燃焼室には、それぞれ手動式
のバランシングバルブが設けられており、各バランシン
グバルブを介して燃料ガス主管が接続されていた。この
バランシングバルブは、運転時における気筒間の燃焼バ
ランスを調整するバルブである。具体的には、排気温度
や燃焼最高圧力(Pmax ) や図示馬力(Pmi) が各気筒の燃
焼状態を示す指標とされ、各気筒のこれらの値が所定の
範囲内に収まるように、各気筒ごとにバランシングバル
ブの開度を調整して各気筒に供給される燃料ガスを調整
する。図７に示す従来のバランシングバルブ１００で
は、ニードル弁１０１の開度は調整ハンドル１０２の操
作によって設定され、ロックナット１０３によって固定
される。このため、一度設定された状態は再調整するま
で固定継続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスエンジンで
使用されていたバランシングバルブ１００によれば、ニ
ードル弁１０１の開度は設定した状態に固定されてしま
う。このため、ガスエンジンがある負荷の時に燃焼が最
良の状態になるようにバランシングバルブの開度を調整
したとしても、全負荷範囲にわたって望ましい燃焼状態
が得られるとは限らない。例えば、高負荷時に燃焼変動
が小さく、気筒間の燃焼バランスが良くなるようにバラ
ンシングバルブを調整すれば、低負荷では気筒間の燃焼
のばらつきが大きくなってしまう。さらに、気筒間の排
気温度や図示馬力の(Pmi) の偏差がエンジン運転中に大
きくなっても、これを検知して再調整する手段は人力以
外にはないため、予期しないエンジン停止が懸念され
た。
使用されていたバランシングバルブ１００によれば、ニ
ードル弁１０１の開度は設定した状態に固定されてしま
う。このため、ガスエンジンがある負荷の時に燃焼が最
良の状態になるようにバランシングバルブの開度を調整
したとしても、全負荷範囲にわたって望ましい燃焼状態
が得られるとは限らない。例えば、高負荷時に燃焼変動
が小さく、気筒間の燃焼バランスが良くなるようにバラ
ンシングバルブを調整すれば、低負荷では気筒間の燃焼
のばらつきが大きくなってしまう。さらに、気筒間の排
気温度や図示馬力の(Pmi) の偏差がエンジン運転中に大
きくなっても、これを検知して再調整する手段は人力以
外にはないため、予期しないエンジン停止が懸念され
た。
【０００４】本発明は、気筒間の排気温度や燃焼最高圧
力(Pmax ) や図示馬力(Pmi) 等の偏差を目標値内に自動
制御し、気筒間の燃焼状態のバランスをとる燃焼バラン
ス制御装置及び方法を提供することを目的としている。
力(Pmax ) や図示馬力(Pmi) 等の偏差を目標値内に自動
制御し、気筒間の燃焼状態のバランスをとる燃焼バラン
ス制御装置及び方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された気
筒間の燃焼バランス制御装置は、ガスエンジンの複数の
気筒の間で燃焼のバランスを制御する気筒間の燃焼バラ
ンス制御装置において、前記各気筒ごとに設けられてス
テッピングモータで開度を調整される燃料ガスの調整バ
ルブと、前記各気筒ごとに設けられて各気筒の燃焼状態
をそれぞれ検出する燃焼状態検出手段と、前記各燃焼状
態検出手段からの検出結果の平均値を算出し、前記各検
出結果と前記平均値の偏差をそれぞれ算出し、前記各偏
差によって前記各気筒の調整バルブを制御する制御手段
とを有している。
筒間の燃焼バランス制御装置は、ガスエンジンの複数の
気筒の間で燃焼のバランスを制御する気筒間の燃焼バラ
ンス制御装置において、前記各気筒ごとに設けられてス
テッピングモータで開度を調整される燃料ガスの調整バ
ルブと、前記各気筒ごとに設けられて各気筒の燃焼状態
をそれぞれ検出する燃焼状態検出手段と、前記各燃焼状
態検出手段からの検出結果の平均値を算出し、前記各検
出結果と前記平均値の偏差をそれぞれ算出し、前記各偏
差によって前記各気筒の調整バルブを制御する制御手段
とを有している。
【０００６】請求項２に記載された気筒間の燃焼バラン
ス制御装置は、請求項１記載の気筒間の燃焼バランス制
御装置において、気筒内の圧力を検出する圧力センサが
前記燃焼状態検出手段であることを特徴としている。
ス制御装置は、請求項１記載の気筒間の燃焼バランス制
御装置において、気筒内の圧力を検出する圧力センサが
前記燃焼状態検出手段であることを特徴としている。
【０００７】請求項３に記載された気筒間の燃焼バラン
ス制御装置は、請求項１記載の気筒間の燃焼バランス制
御装置において、気筒の出口の排気温度を検出する温度
センサが前記燃焼状態検出手段であることを特徴とす
る。
ス制御装置は、請求項１記載の気筒間の燃焼バランス制
御装置において、気筒の出口の排気温度を検出する温度
センサが前記燃焼状態検出手段であることを特徴とす
る。
【０００８】請求項４に記載された気筒間の燃焼バラン
ス制御方法は、複数の気筒にそれぞれ設けられた調整バ
ルブの開度をそれぞれステッピングモータで調整し、前
記各気筒の間の燃焼バランスを制御する気筒間の燃焼バ
ランス制御方法において、前記各気筒の燃焼状態をそれ
ぞれ検出し、検出した前記各気筒の燃焼状態から燃焼状
態の平均値を算出し、検出した前記各気筒の燃焼状態と
前記平均値の偏差をそれぞれ算出し、前記各偏差によっ
て前記各供給バルブのステッピングモータをそれぞれ制
御することを特徴とする。
ス制御方法は、複数の気筒にそれぞれ設けられた調整バ
ルブの開度をそれぞれステッピングモータで調整し、前
記各気筒の間の燃焼バランスを制御する気筒間の燃焼バ
ランス制御方法において、前記各気筒の燃焼状態をそれ
ぞれ検出し、検出した前記各気筒の燃焼状態から燃焼状
態の平均値を算出し、検出した前記各気筒の燃焼状態と
前記平均値の偏差をそれぞれ算出し、前記各偏差によっ
て前記各供給バルブのステッピングモータをそれぞれ制
御することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
〜図６を参照して説明する。図１は希薄燃焼ガスエンジ
ン（ガスエンジン、又はエンジンとも略称する）１を示
す。ガスエンジン１は、それぞれ複数のシリンダ２（気
筒２）を有している。各シリンダ２の内部にある主燃焼
室には、枝管を介して給気管９がそれぞれ接続されてい
る。また、各主燃焼室には、シリンダ２ごとに燃料ガス
の調整バルブであるバランシングバルブ３が接続されて
いる。各バランシングバルブ３は、それぞれ共通の燃料
ガス主管４に接続されている。燃料ガス主管４は、ガバ
ナ５に制御される第１のガス圧力調節弁６と、第２のガ
ス圧力調節弁７を介して燃料ガスの供給源に接続されて
いる。
〜図６を参照して説明する。図１は希薄燃焼ガスエンジ
ン（ガスエンジン、又はエンジンとも略称する）１を示
す。ガスエンジン１は、それぞれ複数のシリンダ２（気
筒２）を有している。各シリンダ２の内部にある主燃焼
室には、枝管を介して給気管９がそれぞれ接続されてい
る。また、各主燃焼室には、シリンダ２ごとに燃料ガス
の調整バルブであるバランシングバルブ３が接続されて
いる。各バランシングバルブ３は、それぞれ共通の燃料
ガス主管４に接続されている。燃料ガス主管４は、ガバ
ナ５に制御される第１のガス圧力調節弁６と、第２のガ
ス圧力調節弁７を介して燃料ガスの供給源に接続されて
いる。
【００１０】図２は、前記バランシングバルブ３を示す
図である。このバランシングバルブ３は、ステッピング
モータ１１でガス流路の開度を調整して前記主燃焼室に
供給される燃料ガスを調整する。ガスの流路の開度を調
整するニードル軸１２の上端には、高剛性のゴムカップ
リング１３と継手カラー１４を介してステッピングモー
タ１１の駆動軸が連結されている。このステッピングモ
ータ１１は、駆動トルク２０ｋｇｆ・ｃｍ、最小０．６
ｄｅｇ／ｓｔｅｐの特性を有する。ステッピングモータ
１１に適当な制御信号を与えることによってガスの流路
の開度を調整することができ、これによって主燃焼室に
供給する燃料ガスの圧力を制御することができる。
図である。このバランシングバルブ３は、ステッピング
モータ１１でガス流路の開度を調整して前記主燃焼室に
供給される燃料ガスを調整する。ガスの流路の開度を調
整するニードル軸１２の上端には、高剛性のゴムカップ
リング１３と継手カラー１４を介してステッピングモー
タ１１の駆動軸が連結されている。このステッピングモ
ータ１１は、駆動トルク２０ｋｇｆ・ｃｍ、最小０．６
ｄｅｇ／ｓｔｅｐの特性を有する。ステッピングモータ
１１に適当な制御信号を与えることによってガスの流路
の開度を調整することができ、これによって主燃焼室に
供給する燃料ガスの圧力を制御することができる。
【００１１】なお、各主燃焼室には、それぞれ予燃焼室
１５が設けられている。各予燃焼室１５は、各々パイロ
ットガス主管１６に接続されている。パイロットガス主
管１６は、３基の圧力レギュレータを有する調整ユニッ
ト１７を介して燃料ガス主管４に接続されている。
１５が設けられている。各予燃焼室１５は、各々パイロ
ットガス主管１６に接続されている。パイロットガス主
管１６は、３基の圧力レギュレータを有する調整ユニッ
ト１７を介して燃料ガス主管４に接続されている。
【００１２】図３は、本例の気筒間の燃焼バランス制御
装置２０を示す。この燃焼バランス制御装置２０は、制
御手段２１と、ドライバ２２と、各々ステッピングモー
タ１１を有する複数のバランシングバルブ３と、燃焼状
態検出手段としてガスエンジン１に設けられたセンサ群
を有している。センサが検出した各気筒２の排気温度又
は各気筒内の圧力と、エンジン回転数は、制御手段２１
に入出力手段を介して入力される。さらに、ＰＩＤフィ
ードバック制御のパラメータと、目標値と計測値の差で
ある偏差の許容範囲である偏差制御幅とが、入出力手段
を介して制御手段２１に入力される。制御手段２１は、
これらセンサ群からの検出信号等を利用し、後述する手
順に従って制御信号を生成する。制御手段２１は、制御
信号をドライバ２２を介して遠隔から各ステッピングモ
ータ１１に与えてこれらを駆動し、各バランシングバル
ブ３を制御する。
装置２０を示す。この燃焼バランス制御装置２０は、制
御手段２１と、ドライバ２２と、各々ステッピングモー
タ１１を有する複数のバランシングバルブ３と、燃焼状
態検出手段としてガスエンジン１に設けられたセンサ群
を有している。センサが検出した各気筒２の排気温度又
は各気筒内の圧力と、エンジン回転数は、制御手段２１
に入出力手段を介して入力される。さらに、ＰＩＤフィ
ードバック制御のパラメータと、目標値と計測値の差で
ある偏差の許容範囲である偏差制御幅とが、入出力手段
を介して制御手段２１に入力される。制御手段２１は、
これらセンサ群からの検出信号等を利用し、後述する手
順に従って制御信号を生成する。制御手段２１は、制御
信号をドライバ２２を介して遠隔から各ステッピングモ
ータ１１に与えてこれらを駆動し、各バランシングバル
ブ３を制御する。
【００１３】本例の制御手段２１は、次に示すような３
種類の数値の内の少なくとも一つを目標値としてＰＩＤ
フィードバック制御を行う。 Ｔcyl AVE ；全気筒のシリンダ出口排気温度の平均 各シリンダ２の出口の排気管にＣＡ熱電対を取り付けて
各気筒のシリンダ出口排気温度を測定し、このデータか
ら制御手段がＴcyl AVE を算出する。 Ｐmax AVE ；全気筒のシリンダ内最高圧力の平均 各シリンダ２に圧力センサを装着し、圧力を測定する。
制御手段は、サイクルごとに各シリンダ２の最高圧力値
Ｐmax を記録し、その平均値Ｐmax AVE を算出する。 Ｐmi AVE ；全気筒の図示馬力の平均 各シリンダ２に圧力センサを装着し、圧力を測定する。
制御手段は、このデータを用いて各シリンダ２のＰmiを
熱力学的に計算し、さらにその平均値Ｐmi AVEを算出す
る。
種類の数値の内の少なくとも一つを目標値としてＰＩＤ
フィードバック制御を行う。 Ｔcyl AVE ；全気筒のシリンダ出口排気温度の平均 各シリンダ２の出口の排気管にＣＡ熱電対を取り付けて
各気筒のシリンダ出口排気温度を測定し、このデータか
ら制御手段がＴcyl AVE を算出する。 Ｐmax AVE ；全気筒のシリンダ内最高圧力の平均 各シリンダ２に圧力センサを装着し、圧力を測定する。
制御手段は、サイクルごとに各シリンダ２の最高圧力値
Ｐmax を記録し、その平均値Ｐmax AVE を算出する。 Ｐmi AVE ；全気筒の図示馬力の平均 各シリンダ２に圧力センサを装着し、圧力を測定する。
制御手段は、このデータを用いて各シリンダ２のＰmiを
熱力学的に計算し、さらにその平均値Ｐmi AVEを算出す
る。
【００１４】例えば、排気温度偏差制御の場合には、Ｐ
S ＝Ｔcyl AVE 、Ｐ＝排気温度計測値とし、各ステッピ
ングモータへの制御信号（気筒数分だけ存在する）を次
に示す式（１）によって計算する。信号（Δｍ）は、前
回までの制御量に対する変化分である。 ＰS ＝Ｔcyl AVE Ｓn ＝ＰS −Ｐ Ｓ＝Ｓn −Ｓn-1 Ｉ＝Ｓn ／Ｔi ×ＤＴ Ｄ＝Ｔd ×（Ｓn −２Ｓn-1 ＋Ｓn-2 ）／ＤＴ Δｍ＝CINT（Ｋ×（Ｓ＋Ｉ＋Ｄ）） …（１） 但し、ＰS ：目標値、Ｓn ：今回の偏差、Ｐ：計測値
（排気温度）、Ｓn-1 ：前回の偏差、Ｔi ：積分時間、
Ｔd ：微分時間、ＤＴ：制御周期、Ｓn-2 ：前前回の偏
差、Δｍ：制御信号（パルス数）、Ｋ：比例ゲイン、CI
NT: 四捨五入。ここで、ステッピングモータの分解能は
１．２deg/stepとした。
S ＝Ｔcyl AVE 、Ｐ＝排気温度計測値とし、各ステッピ
ングモータへの制御信号（気筒数分だけ存在する）を次
に示す式（１）によって計算する。信号（Δｍ）は、前
回までの制御量に対する変化分である。 ＰS ＝Ｔcyl AVE Ｓn ＝ＰS −Ｐ Ｓ＝Ｓn −Ｓn-1 Ｉ＝Ｓn ／Ｔi ×ＤＴ Ｄ＝Ｔd ×（Ｓn −２Ｓn-1 ＋Ｓn-2 ）／ＤＴ Δｍ＝CINT（Ｋ×（Ｓ＋Ｉ＋Ｄ）） …（１） 但し、ＰS ：目標値、Ｓn ：今回の偏差、Ｐ：計測値
（排気温度）、Ｓn-1 ：前回の偏差、Ｔi ：積分時間、
Ｔd ：微分時間、ＤＴ：制御周期、Ｓn-2 ：前前回の偏
差、Δｍ：制御信号（パルス数）、Ｋ：比例ゲイン、CI
NT: 四捨五入。ここで、ステッピングモータの分解能は
１．２deg/stepとした。
【００１５】各シリンダ２内の燃焼状態を示す状態量と
して各シリンダ２内の圧力を検出する場合には、歪みゲ
ージ式又はピエゾ式の圧力センサを用いる。センサの測
定レンジとしては０〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 を要する。図３
に示した前記制御手段２１は、０〜１０Ｖの電圧信号又
は４〜２０ｍＡの電流信号として入力信号を与える必要
があるため、前記圧力センサの出力を適当な電圧・電流
値の電気信号に変換する機器が必要であるが、通常それ
はセンサに一体に組み込まれている。即ち、歪みゲージ
式の圧力センサの場合には、センサと増幅器（電源とし
ても機能する）によりブリッジ回路が組まれており、セ
ンサに加えられた圧力により回路抵抗が変化することを
利用し、増幅器から圧力に比例した電圧信号を得るもの
である。ピエゾ式の圧力センサの場合には、ピエゾ素子
を受圧部に用い、増幅器（電源としても機能する）によ
り電圧をかけ、センサに加えられた圧力により電荷が変
化することを利用し、増幅器から圧力に比例した電圧信
号を得るものである。
して各シリンダ２内の圧力を検出する場合には、歪みゲ
ージ式又はピエゾ式の圧力センサを用いる。センサの測
定レンジとしては０〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 を要する。図３
に示した前記制御手段２１は、０〜１０Ｖの電圧信号又
は４〜２０ｍＡの電流信号として入力信号を与える必要
があるため、前記圧力センサの出力を適当な電圧・電流
値の電気信号に変換する機器が必要であるが、通常それ
はセンサに一体に組み込まれている。即ち、歪みゲージ
式の圧力センサの場合には、センサと増幅器（電源とし
ても機能する）によりブリッジ回路が組まれており、セ
ンサに加えられた圧力により回路抵抗が変化することを
利用し、増幅器から圧力に比例した電圧信号を得るもの
である。ピエゾ式の圧力センサの場合には、ピエゾ素子
を受圧部に用い、増幅器（電源としても機能する）によ
り電圧をかけ、センサに加えられた圧力により電荷が変
化することを利用し、増幅器から圧力に比例した電圧信
号を得るものである。
【００１６】次に、ガスエンジン１の回転数の検出につ
いて説明する。ガスエンジン１のクランク軸に組み付け
られているリングギヤ（スタータの回転力をクランク信
号に伝達するためのギヤ）の歯面に直角に対面するよう
に電磁ピックアップを取付け、リングギアの回転を、回
転数検出手段としての電磁ピックアップで検出する。電
磁ピックアップが出力するパルス信号をＦ／Ｖ変換器で
０〜１０Ｖに電圧変換して前記制御手段に入力する。リ
ングギアを装着していないガスエンジン１においては、
電磁ピックアップに替えて光反射式の回転検出器を用い
ることができる。この場合にも、回転検出器が出力する
パルスを電圧に変換して制御手段２１に入力する。
いて説明する。ガスエンジン１のクランク軸に組み付け
られているリングギヤ（スタータの回転力をクランク信
号に伝達するためのギヤ）の歯面に直角に対面するよう
に電磁ピックアップを取付け、リングギアの回転を、回
転数検出手段としての電磁ピックアップで検出する。電
磁ピックアップが出力するパルス信号をＦ／Ｖ変換器で
０〜１０Ｖに電圧変換して前記制御手段に入力する。リ
ングギアを装着していないガスエンジン１においては、
電磁ピックアップに替えて光反射式の回転検出器を用い
ることができる。この場合にも、回転検出器が出力する
パルスを電圧に変換して制御手段２１に入力する。
【００１７】次に、本例の燃料ガスの燃焼バランス制御
装置２０における制御の手順について図４を参照して説
明する。ガスエンジン１が始動し、本燃焼バランス制御
装置２０が制御を開始すると、まず制御モードと設定モ
ードの何れかのモードが選択される。設定モードにおい
ては、ＰＩＤパラメータと、偏差制御幅が設定される。
ここで、偏差とは、シリンダ２内の燃焼状態を示す計測
値の平均値である目標値と、前記計測値との差である。
そして前記偏差制御幅とは、この偏差の許容範囲を意味
する。即ち、偏差が偏差制御幅よりも小さい場合にはバ
ランシングバルブ３は操作されない。各シリンダ２の状
態量は、偏差が前記偏差制御幅の中に収まるように制御
される。全シリンダ２の偏差が前記偏差制御幅内にある
場合には制御は行われないこととなる。これによって過
度の制御によるハンチングを防止する。
装置２０における制御の手順について図４を参照して説
明する。ガスエンジン１が始動し、本燃焼バランス制御
装置２０が制御を開始すると、まず制御モードと設定モ
ードの何れかのモードが選択される。設定モードにおい
ては、ＰＩＤパラメータと、偏差制御幅が設定される。
ここで、偏差とは、シリンダ２内の燃焼状態を示す計測
値の平均値である目標値と、前記計測値との差である。
そして前記偏差制御幅とは、この偏差の許容範囲を意味
する。即ち、偏差が偏差制御幅よりも小さい場合にはバ
ランシングバルブ３は操作されない。各シリンダ２の状
態量は、偏差が前記偏差制御幅の中に収まるように制御
される。全シリンダ２の偏差が前記偏差制御幅内にある
場合には制御は行われないこととなる。これによって過
度の制御によるハンチングを防止する。
【００１８】制御モードにおいては、まずガスエンジン
１の回転数が３００ｒｐｍよりも大きいか否かが判断さ
れ（Ｓ１）、回転数が３００ｒｐｍを越える場合にはセ
ンサからデータの読み込みが行われる（Ｓ２）。ここ
で、データとは、各気筒の排気温度偏差で制御する場合
には各気筒の排気温度であり、前記Ｐmax 偏差又はＰmi
偏差で制御する場合には各気筒内の圧力である。次に、
読み込んだデータを用いて目標値を算出する（Ｓ３）。
目標値は各気筒の燃焼状態を表す計測値の平均であり、
具体的には前述した〜の何れかである。次に、Ｓ３
で算出した目標値と各計測値の差を各気筒ごとに求め、
偏差として算出する（Ｓ４）。次に、Ｓ５において、設
定モードにおいて設定した偏差制御幅と前記偏差とを比
較し、偏差が偏差制御幅を越えている場合に、実際の制
御に入る。即ち、Ｓ６において、ＰＩＤフィードバック
制御の式（２）に基づいて制御値を計算する。この制御
値に基づいてバランシングバルブ３のステッピングモー
タ１１にパルス信号を出力する（Ｓ７）。次にガスエン
ジン１が停止されたか否かが判断され（Ｓ８）、停止し
ていなければ以上Ｓ１からＳ７の手順が繰り返される。
機関が停止すれば、制御モードと設定モードを選択する
段階に移行する。
１の回転数が３００ｒｐｍよりも大きいか否かが判断さ
れ（Ｓ１）、回転数が３００ｒｐｍを越える場合にはセ
ンサからデータの読み込みが行われる（Ｓ２）。ここ
で、データとは、各気筒の排気温度偏差で制御する場合
には各気筒の排気温度であり、前記Ｐmax 偏差又はＰmi
偏差で制御する場合には各気筒内の圧力である。次に、
読み込んだデータを用いて目標値を算出する（Ｓ３）。
目標値は各気筒の燃焼状態を表す計測値の平均であり、
具体的には前述した〜の何れかである。次に、Ｓ３
で算出した目標値と各計測値の差を各気筒ごとに求め、
偏差として算出する（Ｓ４）。次に、Ｓ５において、設
定モードにおいて設定した偏差制御幅と前記偏差とを比
較し、偏差が偏差制御幅を越えている場合に、実際の制
御に入る。即ち、Ｓ６において、ＰＩＤフィードバック
制御の式（２）に基づいて制御値を計算する。この制御
値に基づいてバランシングバルブ３のステッピングモー
タ１１にパルス信号を出力する（Ｓ７）。次にガスエン
ジン１が停止されたか否かが判断され（Ｓ８）、停止し
ていなければ以上Ｓ１からＳ７の手順が繰り返される。
機関が停止すれば、制御モードと設定モードを選択する
段階に移行する。
【００１９】本例（実施例）の有効性を６シリンダエン
ジン（シリンダ径２６０ｍｍ）によりサンプリング周期
３秒で実験検証した。図５は、エンジン負荷率１５〜１
００％における排気温度の気筒間の偏差による制御の結
果を示す。図６は、エンジン負荷率１５〜１００％にお
ける図示馬力Ｐmiの気筒間の偏差による制御の結果を示
す。
ジン（シリンダ径２６０ｍｍ）によりサンプリング周期
３秒で実験検証した。図５は、エンジン負荷率１５〜１
００％における排気温度の気筒間の偏差による制御の結
果を示す。図６は、エンジン負荷率１５〜１００％にお
ける図示馬力Ｐmiの気筒間の偏差による制御の結果を示
す。
【００２０】図５又は図６に示す実験結果から分かるよ
うに、本例の燃焼バランス制御装置２０によれば、排気
温度の各気筒間の偏差又は図示馬力Ｐmiの各気筒間の偏
差は従来技術に比べて小さくなっており、各気筒間の燃
焼状態の差が小さくなっていることを示している。即
ち、各気筒間の燃焼バランスは従来に比べて向上してい
る。例えば図５に示すように、従来の排気温度偏差は負
荷率１５％〜１００％において４０℃〜最大１００℃で
あったものが、約２０℃に低減されている。また、例え
ば図６に示すように、従来の図示馬力偏差は負荷率２０
％において従来の約１／３に低減されている。
うに、本例の燃焼バランス制御装置２０によれば、排気
温度の各気筒間の偏差又は図示馬力Ｐmiの各気筒間の偏
差は従来技術に比べて小さくなっており、各気筒間の燃
焼状態の差が小さくなっていることを示している。即
ち、各気筒間の燃焼バランスは従来に比べて向上してい
る。例えば図５に示すように、従来の排気温度偏差は負
荷率１５％〜１００％において４０℃〜最大１００℃で
あったものが、約２０℃に低減されている。また、例え
ば図６に示すように、従来の図示馬力偏差は負荷率２０
％において従来の約１／３に低減されている。
【００２１】また、各気筒のシリンダ内最高圧力Ｐmax
の平均値を制御の目標値にした場合も、各気筒のシリン
ダ内最高圧力Ｐmax の偏差は従来よりも小さくなり、各
気筒間の燃焼バランスは従来に比べて向上する。
の平均値を制御の目標値にした場合も、各気筒のシリン
ダ内最高圧力Ｐmax の偏差は従来よりも小さくなり、各
気筒間の燃焼バランスは従来に比べて向上する。
【００２２】
【発明の効果】本発明による気筒間の燃焼バランス制御
装置及び方法によれば、各気筒に設けられたバランシン
グバルブをステッピングモータ駆動とし、各気筒内の燃
焼状態をそれぞれ検出し、この状態量の平均値を目標値
にしたフィードバック制御によって各ステッピングモー
タを制御しているので、各気筒間の燃焼状態の偏差が従
来よりも小さくなり、気筒間の燃焼バランスが従来より
も良くなるという効果が得られる。
装置及び方法によれば、各気筒に設けられたバランシン
グバルブをステッピングモータ駆動とし、各気筒内の燃
焼状態をそれぞれ検出し、この状態量の平均値を目標値
にしたフィードバック制御によって各ステッピングモー
タを制御しているので、各気筒間の燃焼状態の偏差が従
来よりも小さくなり、気筒間の燃焼バランスが従来より
も良くなるという効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態の一例である気筒間の燃焼
バランス制御装置を有する希薄燃焼ガスエンジンを示す
図である。
バランス制御装置を有する希薄燃焼ガスエンジンを示す
図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例において使用される
バランシングバルブの正面図である。
バランシングバルブの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例における制御ブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例における制御手段の
制御手順を示す流れ図である。
制御手順を示す流れ図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例における排気温度気
筒間偏差とエンジンの負荷率との関係を示す図である。
筒間偏差とエンジンの負荷率との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例における図示馬力Ｐ
mi気筒間偏差とエンジンの負荷率との関係を示す図であ
る。
mi気筒間偏差とエンジンの負荷率との関係を示す図であ
る。
【図７】従来のバランシングバルブの断面図である。
１ 希薄燃焼ガスエンジン（ガスエンジン） ２ シリンダ（気筒） ３ 調整バルブとしてのバランシングバルブ １１ ステッピングモータ ２０ 燃焼バランス制御装置 ２１ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｓ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスエンジンの複数の気筒の間で燃焼の
バランスを制御する気筒間の燃焼バランス制御装置にお
いて、 前記各気筒ごとに設けられてステッピングモータで開度
を調整される燃料ガスの調整バルブと、 前記各気筒ごとに設けられて各気筒の燃焼状態をそれぞ
れ検出する燃焼状態検出手段と、 前記各燃焼状態検出手段からの検出結果の平均値を算出
し、前記各検出結果と前記平均値の偏差をそれぞれ算出
し、前記各偏差によって前記各気筒の調整バルブを制御
する制御手段とを有する気筒間の燃焼バランス制御装
置。 - 【請求項２】 気筒内の圧力を検出する圧力センサが前
記燃焼状態検出手段である請求項１記載の気筒間の燃焼
バランス制御装置。 - 【請求項３】 気筒の出口の排気温度を検出する温度セ
ンサが前記燃焼状態検出手段である請求項１記載の気筒
間の燃焼バランス制御装置。 - 【請求項４】 複数の気筒にそれぞれ設けられた調整バ
ルブの開度をそれぞれステッピングモータで調整し、前
記各気筒の間の燃焼バランスを制御する気筒間の燃焼バ
ランス制御方法において、 前記各気筒の燃焼状態をそれぞれ検出し、検出した前記
各気筒の燃焼状態から燃焼状態の平均値を算出し、検出
した前記各気筒の燃焼状態と前記平均値の偏差をそれぞ
れ算出し、前記各偏差によって前記各供給バルブのステ
ッピングモータをそれぞれ制御する気筒間の燃焼バラン
ス制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264555A JPH10110640A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264555A JPH10110640A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10110640A true JPH10110640A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17404910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8264555A Pending JPH10110640A (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 気筒間の燃焼バランス制御装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10110640A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003018981A1 (fr) * | 2001-08-29 | 2003-03-06 | NIIGATA POWER SYSYEMS Co., Ltd. | Moteur, dispositif de regulation de la temperature d'echappement d'un moteur et procede de regulation associe |
| JP2008215263A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toho Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンの制御方法及び制御装置 |
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| KR20170073808A (ko) * | 2015-12-18 | 2017-06-29 | 현대중공업 주식회사 | 이원 연료 엔진의 저부하 운전 시스템 및 이를 이용한 저부하 운전 방법 |
| US10408158B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-09-10 | Ge Global Sourcing Llc | Differential cylinder balancing for internal combustion engine |
| CN111997771A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-27 | 重庆潍柴发动机有限公司 | 一种多点喷射电控发动机的单缸功率自动修正方法 |
| CN112943467A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-11 | 潍柴动力股份有限公司 | 用于发动机排温一致性的喷射修正方法、系统及存储介质 |
| US11236685B2 (en) | 2016-09-30 | 2022-02-01 | Transportation Ip Holdings, Llc | Differential cylinder balancing for internal combustion engine |
| CN115013176A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-06 | 无锡威孚高科技集团股份有限公司 | 一种基于发动机排气温度修正喷油量的控制方法及系统 |
-
1996
- 1996-10-04 JP JP8264555A patent/JPH10110640A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030819 |