KR102257750B1 - 엔진 제어 시스템 - Google Patents

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KR102257750B1
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다카유키 히로세
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Abstract

엔진 제어 시스템(200)은, 연료 가스의 조성을 포함하는 제1 파라미터에 기초하여, 자착화(自着火) 지연을 추정하는 지연 추정부(232)와, 자착화 지연에 기초하여, 자착화 타이밍을 예측하는 자착화 예측부(234)와, 연료 가스의 연소 완료 타이밍을 예측하는 완료 예측부(236)와, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 비교 결과에 기초하여, 엔진을 제어하는 운전 제어부(238)(제어부)를 구비한다.

Description

엔진 제어 시스템
본 개시는, 연료 가스의 조성에 따라 엔진을 제어하는 엔진 제어 시스템에 관한 것이다. 본 출원은, 2017년 9월 6일에 제출된 일본특허출원 제2017-171003호에 기초한 우선권의 이익을 주장하는 것이며, 그 내용은 본 출원에 원용된다.
종래부터, 기체 연료인 연료 가스를 연소시키는 엔진이 보급되고 있다. 이와 같은 엔진에서는, 연료 가스의 이상(異常) 연소에 의한 노킹을 억제할 필요가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는, 연료 가스의 조성을 분석하고, 연료 가스의 조성과 엔진의 부하에 기초하여, 노킹이 발생할 가능성의 유무를 판정하는 기술이 개시되어 있다.
일본공개특허 평 8-121201호 공보
상기한 특허문헌 1에 기재된 엔진에서는, 예를 들면, 엔진의 운전 조건에 대하여, 노킹이 발생할 때까지 충분한 여유가 있어도, 단지 노킹 발생 가능성이 없는 것으로 밖에 판정되지 않는다.
본 개시는, 이와 같은 문제점을 감안하여, 노킹까지의 상태(degree)를 파악하면서 노킹을 억제할 수 있는 엔진 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 개시의 엔진 제어 시스템은, 연료 가스의 조성을 포함하는 제1 파라미터에 기초하여, 자착화(自着火) 지연을 추정하는 지연 추정부와, 자착화 지연에 기초하여, 자착화 타이밍을 예측하는 자착화 예측부와, 연료 가스의 연소 완료 타이밍을 예측하는 완료 예측부와, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 비교 결과에 기초하여, 엔진을 제어하는 제어부를 구비한다.
지연 추정부는, 연료 분사 개시로부터 자착화까지의 사이의 복수의 시점(時点)에 대하여, 자착화 지연을 추정하고, 자착화 예측부는, 자착화 지연의 역수(逆數)의 적산값이 1 이상으로 되는 시점을, 자착화 타이밍으로 예측해도 된다.
제1 파라미터로서, 통내(筒內) 압력, 통내 온도를 취득하는 통내 변수 취득부를 더욱 포함하고, 지연 추정부는, 복수의 시점에서의 통내 압력, 통내 온도에 따른 자착화 지연을 추정해도 된다.
통내 변수 취득부는, 연료 가스의 조성을 포함하는 제2 파라미터에 기초하여, 통내 압력, 통내 온도를 추정해도 된다.
완료 예측부는, 연료 가스의 연소 속도 및 통내 압력 중 한쪽과, 연료 가스의 분사량에 기초하여, 연소 완료 타이밍을 예측해도 된다.
제어부는, 흡기 온도, 흡기 압력, 연료 가스의 분사량, 연료 분사 타이밍, 압축비 중 적어도 하나를 변경해도 된다.
본 개시에 의하면, 노킹까지의 상태를 파악하면서 노킹을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은, 가스 엔진(엔진)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는, 엔진 제어 시스템의 기능 블록도이다.
도 3은, 통내 압력의 변화 일례를 나타낸 도면이다.
도 4a는, 연료 가스의 연소에 의한 발열량의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4b는, 연료 가스의 연소에 의한 발열량의 적산값의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는, 운전 제어부의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 엔진 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
이하에서 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 일실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 실시형태에 나타내는 치수, 재료, 그 외 구체적인 수치 등은, 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 지나지 않고, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 가지는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 또한 본 개시에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
도 1은, 가스 엔진(100)(엔진)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에서는, 흡기 포트(104a), 배기 포트(104b), 및 연료 분사 노즐(116)을 동일 단면 상에 도시한다. 다만, 흡기 포트(104a), 배기 포트(104b), 및 연료 분사 노즐(116)은, 동일 단면 상에 위치하지 않아도 된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 가스 엔진(100)은, 실린더(102), 실린더 헤드(104), 및 피스톤(106)을 구비한다. 피스톤(106)은, 실린더(102) 내에 수용된다. 실린더(102), 실린더 헤드(104), 및 피스톤(106)에 의해, 연소실(108)이 형성된다.
실린더 헤드(104)에는, 흡기 포트(104a) 및 배기 포트(104b)가 형성된다. 흡기 포트(104a) 및 배기 포트(104b)는, 연소실(108)에 개구된다. 흡기 밸브(110a)는, 흡기 포트(104a) 중 연소실(108) 측의 개구를 개폐한다. 배기 밸브(110b)는, 배기 포트(104b) 중, 연소실(108) 측의 개구를 개폐한다.
흡기 배관(112a)은, 흡기 포트(104a)에 접속된다. 흡기 배관(112a)에는, 흡기가 인도된다. 흡기 배관(112a) 및 흡기 포트(104a)를 통하여, 연소실(108)에 흡기가 유입한다. 배기 배관(112b)은, 배기 포트(104b)에 접속된다. 연소실(108)로부터 배기 포트(104b)에 배출된 배기는, 배기 배관(112b)을 통하여 외부로 배출된다.
연료 가스 배관(114)은, 도시하지 않은 연료 탱크 및 연료 분사 노즐(116)에 접속된다. 연료 가스 배관(114)에는, 후술하는 가스 조성 센서(210)가 배치된다. 연료 분사 노즐(116)은, 실린더 헤드(104)에 설치된다. 연료 분사 노즐(116)의 선단부는, 연소실(108)로 돌출한다. 연료 분사 노즐(116)은, 연료 밸브(116a)에 의해 개폐된다. 연료 가스 배관(114)은, 연료 분사 노즐(116)을 통하여 연소실(108)과 연통되어 있다. 연료 가스 배관(114)에는, 연료 탱크로부터 연료 가스가 인도되고 있고, 연료 밸브(116a)에 의해 연료 분사 노즐(116)이 개방되면, 연료 가스가 연소실(108)로 분사된다.
여기서, 연료 가스는, 예를 들면, LNG(액화천연가스)을 가스화하여 생성되는 것이다. 연료 가스는, LNG로 한정되지 않고, 예를 들면, LPG(액화석유가스), 경유, 중유 등을 가스화한 것을 적용할 수도 있다.
가스 엔진(100)은, 예를 들면, 4사이클 엔진이다. 흡기 행정에 있어서, 흡기 밸브(110a)가 밸브 개방하고, 배기 밸브(110b)가 밸브를 폐쇄한다. 피스톤(106)이 하사점을 향한다. 흡기가 흡기 포트(104a)로부터 연소실(108)로 유입한다. 압축 행정에 있어서, 흡기 밸브(110a) 및 배기 밸브(110b)가 밸브를 폐쇄한다. 피스톤(106)이 상사점을 향하고, 혼합기(混合氣)가 압축된다. 연료 분사 노즐(116)로부터 연소실(108)로 연료가 분사된다. 연소 행정에 있어서, 연료 가스(혼합기)가 자착화한다. 혼합기가 연소하고, 피스톤(106)이 하사점 측으로 가압된다. 배기 행정에 있어서, 흡기 밸브(110a)가 밸브 폐쇄하고, 배기 밸브(110b)가 밸브를 개방한다. 피스톤(106)이 상사점을 향한다. 연소 후의 배기 가스는, 배기 포트(104b)를 통하여 연소실(108)로부터 배출된다.
도 2는, 엔진 제어 시스템(200)의 기능 블록도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 엔진 제어 시스템(200)은, 가스 조성 센서(210), 엔진 제어 장치(220)를 구비한다.
가스 조성 센서(210)는, 예를 들면, 가스 크로마토그래피, 적외 분광 센서 및 수소 센서에 의한 복합 센서 모듈 등으로 구성되며, 연료 가스 배관(114)을 유통(流通)하는 연료 가스의 조성을 측정한다. 가스 조성 센서(210)에 의한 측정 결과는, 예를 들면, 1시간에 1회 정도의 빈도로 출력된다. 연료 가스의 조성은, 예를 들면, 각 성분의 함유 비율로서 나타낸다.
엔진 제어 장치(220)는, 예를 들면, ECU(Engine Control Unit)에 의해 구성된다. 엔진 제어 장치(220)는, 중앙 처리 장치(CPU), 프로그램 등이 저장된 ROM, 워크 에리어(work area)로서의 RAM 등에 의해 구성되며, 가스 엔진(100) 전체를 제어한다. 또한, 엔진 제어 장치(220)는, 통내 변수 취득부(230), 지연 추정부(232), 자착화 예측부(234), 완료 예측부(236), 운전 제어부(238)로서 기능한다.
통내 변수 취득부(230)는, 실린더(102) 내부의 압력(통내 압력), 및 실린더(102) 내부의 온도(통내 온도)를 취득한다. 구체적으로, 통내 변수 취득부(230)는, 통내 취득용 파라미터(제2 파라미터)에 기초하여, 통내 압력 및 통내 온도를 도출한다. 통내 취득용 파라미터에는, 가스 엔진(100)의 운전 조건(흡기 온도, 흡기 압력, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도), 연료 분사 타이밍, 압축비)과, 연료 가스의 조성이 포함된다. 다만, 통내 취득용 파라미터로서는, 적어도 연료 가스의 조성이 포함되면 된다. 여기서, 흡기 온도, 흡기 압력은, 예를 들면, 온도 센서나 압력 센서에 의한 실측값이라도 된다. 흡기 온도, 흡기 압력은, 예를 들면, 흡기를 압축하는 과급기(컴프레서)나, 흡기를 냉각시키는 냉각기의 작동 상태에 기초하여 추정된 추정값이라도 된다.
엔진 제어 장치(220)에는, 연소 속도의 응답 곡면이 사전에 기억되어 있다. 연소 속도의 응답 곡면은, 통내 압력, 통내 온도, 연료 가스의 조성, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도)을 포함하는 복수의 파라미터에, 연료 가스의 연소 속도가 관련된 것이다. 연료 가스의 조성에 대해서는, 예를 들면, 각 성분의 함유 비율의 조합의 패턴이 사전에 등록되어 있고, 측정된 연료 가스의 조성에 기초하여, 가장 유사한 패턴이 특정된다.
연소 속도의 응답 곡면은, 예를 들면, 복수의 맵 형식이라도 되고, 함수 모델이라도 된다. 통내 변수 취득부(230)는, 연소 속도의 응답 곡면과, 통내 취득용 파라미터에 의해, 연료 가스의 연소 속도를 도출(추정)한다. 그리고, 통내 변수 취득부(230)는, 연료 가스의 연소 속도와, 가스 엔진(100)의 운전 조건에 기초하여, 통내 압력 및 통내 온도를 도출한다.
도 3은, 통내 압력의 변화 일례를 나타낸 도면이다. 통내 변수 취득부(230)는, 예를 들면, 소정 기간에 있어서, 복수의 시점의 통내 압력 및 통내 온도를 도출한다. 여기서, 소정 기간은, 예를 들면, 흡기 밸브(110a) 및 배기 밸브(110b)의 밸브 폐쇄 후로부터, 상사점(TDC)을 넘어 배기 밸브(110b)가 개방될 때까지의 기간이다. 복수의 시점의 간격은, 예를 들면, 크랭크 각 0.1도 등이다. 압축 전의 통내 압력 및 통내 온도의 초기값은, 각각, 상기한 흡기 압력, 흡기 온도가 설정된다. 압축후의 통내 압력 및 통내 온도는, 설정된 압축비를 사용해서 도출된다. 또한, 도출된 착화 시의 통내 압력 및 통내 온도를 포함하는 통내 취득용 파라미터와, 연소 속도의 응답 곡면에 의해, 연소 속도가 도출된다. 이어서, 도출된 연소 속도에 의해 착화 시의 다음 시점까지 연소하는 연료의 연소량이 도출되고, 연소량으로부터 착화 시의 다음 시점의 통내 압력이 도출된다. 도출된 통내 압력이나 연소량(발열량)으로부터 통내 온도가 도출된다. 도출된 통내 압력 및 통내 온도를 포함하는 통내 취득용 파라미터와, 연소 속도의 응답 곡면에 의해, 착화 시의 다음 시점의 연소 속도가 도출된다. 이와 같이, 초기값이 주어지면, 그 후의 통내 압력, 통내 온도, 연소 속도는, 순차적으로, 도출 가능하게 된다. 이와 같이 하여, 통내 변수 취득부(230)는, 크랭크 각에 따른 통내 압력 및 통내 온도의 추이(통내 압력 이력, 통내 온도 이력)를 도출한다.
지연 추정부(232)는, 지연 파라미터(제1 파라미터)에 기초하여 자착화 지연을 추정한다. 지연 파라미터에는, 통내 압력, 통내 온도, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도), 및 연료 가스의 조성이 포함된다. 자착화 지연은, 연료 분사 개시로부터 자착화까지의 시간이다.
엔진 제어 장치(220)에는, 자착화 지연의 응답 곡면이 사전에 기억되어 있다. 자착화 지연의 응답 곡면은, 통내 압력, 통내 온도, 연료 가스의 조성, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도)을 포함하는 복수의 파라미터에, 자착화 지연이 관련된 것이다. 연료 가스의 조성에 대해서는, 상기한 바와 같이, 예를 들면, 각 성분의 함유 비율의 조합의 패턴이 사전에 등록되어 있고, 측정된 연료 가스의 조성에 기초하여, 가장 유사한 패턴이 특정된다.
자착화 지연의 응답 곡면은, 예를 들면, 복수의 맵 형식이라도 되고, 함수 모델이라도 된다. 지연 추정부(232)는, 자착화 지연의 응답 곡면과, 지연 파라미터에 의해, 자착화 지연을 도출(추정)한다. 상기한 바와 같이, 통내 변수 취득부(230)에 의해, 크랭크 각에 따른 통내 압력 및 통내 온도의 추이가 도출된다. 지연 추정부(232)는, 복수의 시점(크랭크 각)에 대하여, 그 시점에서의 통내 압력 및 통내 온도를 사용하여, 자착화 지연을 도출한다.
자착화 예측부(234)는, 지연 추정부(232)가 도출한 자착화 지연의 역수를, 시계열로 순차적으로, 적산한다. 자착화 예측부(234)는, 이 적산값이 1 이상으로 되는 시점을, 자착화 타이밍으로서 예측한다. 이와 같은 자착화 지연의 역수 적산에 의한 자착화 타이밍의 예측 계산은, Livengood-Wu 적분으로 불리우고 있고, 하기 수식 1로 표시된다.
[수식 1]
Figure 112020033540001-pct00001
수식 1에 있어서, 시간이 변수 t, 자착화 타이밍이 변수 te, 자착화 지연이 변수 τ, 통내 압력이 변수 P, 통내 온도가 변수 T이다. 적분값이 1이 될 때까지 적분함으로써, 자착화 타이밍(변수 te)이 도출(예측)된다.
완료 예측부(236)는, 연소실(108)에 공급된 연료 가스가 전부 연소되는, 연료 가스의 연소 완료 타이밍을 예측한다. 구체적으로, 완료 예측부(236)는, 연료 가스의 연소 속도와, 연료 가스의 분사량에 기초하여, 연소 완료 타이밍을 예측한다.
완료 예측부(236)는, 연료 가스의 분사량과 통내 압력에 기초하여, 연료 가스와 흡기의 혼합기의 연소실(108) 내에서의 분포(체적)를 추정한다. 완료 예측부(236)는, 연료 가스의 연소 속도에 기초하여, 연소 부분이 혼합기 전체에 골고루 퍼지는 시각을 추정하고, 이것을 연료 가스의 연소 완료 타이밍으로 한다.
또한, 완료 예측부(236)는, 통내 압력과, 연료 가스의 분사량에 기초하여, 연소 완료 타이밍을 예측해도 된다.
도 4a는, 연료 가스의 연소에 의한 발열량의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4b는, 연료 가스의 연소에 의한 발열량의 적산값의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 연료 가스가 연소하면, 연소에 따라 발열한다. 이 발열량은, 실린더(102) 내부의 기체 에너지 수지(收支)에 기초하여 추정 가능하다. 완료 예측부(236)는, 통내 압력이나 통내 온도에 기초하여, 매 시간마다의 연료 가스의 연소에 따른 발열량을 도출한다.
완료 예측부(236)는, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 매 시간마다의 연료 가스의 연소에 따른 발열량을 적산한다(적산 발열량). 완료 예측부(236)는, 적산 발열량이 임계값을 초과한 시점을 연소 완료 타이밍으로 한다. 여기서, 임계값은, 분사된 연료 가스가 모두 연소하여 생기는 발열량의 총량 95% 등으로 설정된다.
이와 같이, 완료 예측부(236)는, 통내 압력과, 연료 가스의 분사량에 기초하여, 연소 완료 타이밍을 예측해도 된다.
운전 제어부(238)는, 자착화 예측부(234)에 의해 예측된 자착화 타이밍과, 완료 예측부(236)에 의해 예측된 연소 완료 타이밍을 비교한다. 운전 제어부(238)는, 이 비교 결과에 기초하여, 가스 엔진(100)을 제어한다. 운전 제어부(238)는, 가스 엔진(100)의 운전 조건을 변경한다.
운전 제어부(238)는, 예를 들면, 운전 조건으로서 전술한 흡기 온도, 흡기 압력, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도), 연료 분사 타이밍, 압축비를 변경한다. 구체적으로, 운전 제어부(238)는, 냉각기를 제어하여 흡기 온도를 변경해도 된다. 운전 제어부(238)는, 과급기(컴프레서)를 제어하여 흡기 압력을 변경해도 된다. 운전 제어부(238)는, 연료 밸브(116a)의 개폐 타이밍을 변경하여 연료 가스의 분사량이나 연료 분사 타이밍을 변경하거나, 점화 타이밍을 변경해도 된다. 또한, 운전 제어부(238)는, 가변 밸브 기구(機構)에 의해, 흡기 밸브(110a), 배기 밸브(110b)의 개폐 타이밍을 변경해도 된다.
자착화 타이밍이 연소 완료 타이밍 이후인 경우, 노킹은 발생하지 않는 것으로 추정된다. 자착화 타이밍이 연소 완료 타이밍보다 앞설 경우, 노킹이 발생하는 것으로 추정된다.
또한, 자착화 타이밍이 연소 완료 타이밍 이후이며, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차가 크면, 노킹이 발생할 때까지 여유가 있을 것으로 추정된다. 반대로, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차가 작으면, 노킹이 발생할 때까지 여유가 없을 것으로 추정된다. 운전 제어부(238)는, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차에 따라, 노킹이 발생하지 않는 범위에서, 가스 엔진(100)의 효율이 향상되는 쪽으로 운전 조건을 변경한다.
예를 들면, 자착화 타이밍이 연소 완료 타이밍보다 앞서고, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차가 크다고 가정한다. 이 경우에, 운전 조건을 크게(노킹이 발생하기 어려운 쪽으로) 완화하지 않으면, 노킹을 회피할 수 없는 것으로 추정된다. 반대로, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차가 작다고 가정한다. 이 경우에, 운전 조건을 그다지(노킹이 발생하기 어려운 쪽으로) 완화하지 않아도, 노킹을 회피할 수 있는 것으로 추정된다. 운전 제어부(238)는, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차에 따라, 가스 엔진(100)의 효율의 저하 폭을 억제하면서, 노킹이 발생하기 어려운 쪽으로 운전 조건을 변경한다.
도 5는, 운전 제어부(238)의 처리를 설명하기 위한 도면이다. 운전 제어부(238)는, 자착화 타이밍이 연소 완료 타이밍 이후이면, 효율 향상 제어를 행한다. 운전 제어부(238)는, 자착화 타이밍이 연소 완료 타이밍보다 앞서면, 노킹 억제 제어를 행한다.
이와 같이, 엔진 제어 시스템(200)에서는, 노킹이 발생하는 운전 조건까지의 여유 상태가, 자착화 타이밍과 연소 완료 타이밍의 시간차로서 도출된다. 이 시간차에 따라 운전 조건이 제어된다. 이 때문에, 가스 엔진(100)의 효율 향상의 여지가 있음에도 불구하고, 운전 조건의 변경이 행해지지 않는 사태가 회피된다. 노킹까지의 상태를 파악하면서 노킹을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 6은, 엔진 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 6에 나타낸 처리는, 소정 간격(인터벌)을 두고 반복적으로 실행된다.
(단계 300)
통내 변수 취득부(230) 및 지연 추정부(232)는, 가스 조성 센서(210)가 마지막으로 측정한 (최신) 연료 가스의 조성 측정 결과를 취득한다.
(단계 302)
통내 변수 취득부(230)는, 통내 취득용 파라미터(가스 엔진(100)의 운전 조건(흡기 온도, 흡기 압력, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도), 연료 분사 타이밍, 압축비)와, 연료 가스의 조성)에 기초하여, 통내 압력 및 통내 온도를 도출한다.
(단계 304)
지연 추정부(232)는, 지연 파라미터(통내 압력, 통내 온도, 연료 가스의 분사량(혼합기 농도), 및 연료 가스의 조성)에 기초하여 자착화 지연을 추정한다.
(단계 306)
자착화 예측부(234)는, 지연 추정부(232)가 도출한 자착화 지연의 역수를, 시계열로 순차적으로, 적산하고, 적산값이 1 이상으로 되는 시점을, 자착화 타이밍으로서 예측한다.
(단계 308)
완료 예측부(236)는, 연료 가스의 연소 속도 및 통내 압력 중 한쪽과, 연료 가스의 분사량에 기초하여, 연소 완료 타이밍을 예측한다.
(단계 310)
운전 제어부(238)는, 자착화 예측부(234)에 의해 예측된 자착화 타이밍과, 완료 예측부(236)에 의해 예측된 연소 완료 타이밍을 비교한다. 운전 제어부(238)는, 자착화 타이밍이, 연소 완료 타이밍보다 이른지의 여부를 판정한다. 자착화 타이밍이, 연소 완료 타이밍보다 이를 경우, 단계 312로 처리를 이행하고, 자착화 타이밍이, 연소 완료 타이밍 이후인 경우, 단계 314로 처리를 이행한다.
(단계 312)
운전 제어부(238)는, 노킹 억제 제어를 수행하고, 상기 엔진 제어 처리를 종료한다.
(단계 314)
운전 제어부(238)는, 효율 향상 제어를 수행하고, 상기 엔진 제어 처리를 종료한다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 일실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 전술한 실시형태로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도 당연하게 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 전술한 실시형태에서는, 가스 엔진(100)은, 4사이클 엔진인 경우에 대하여 설명했다. 다만, 가스 엔진(100)은, 2사이클 엔진이라도 된다. 예를 들면, 가스 엔진(100)이, 유니플로(uni-flow) 소기(掃氣)식 2사이클 엔진이라도 된다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 통내 변수 취득부(230)는, 계산에 의해 통내 압력 및 통내 온도를 도출(취득)하는 경우에 대하여 설명했다. 이 경우에, 1사이클 중에 있어서, 노킹이 발생하기 전에, 노킹을 예측하는 것이 가능하게 된다. 다만, 실린더(102)에 압력 센서 및 온도 센서를 설치해도 된다. 이 경우에, 통내 변수 취득부(230)는, 통내 압력 및 통내 온도로서, 각각 압력 센서 및 온도 센서로부터 취득한 출력값을, 취득한다. 이 구성에서는, 예를 들면, 앞의 사이클 값을 사용하여, 대상의 사이클에서의 노킹을 예측할 수 있다. 또한, 실측된 통내 압력의 피크가 되는 시점을, 연소 완료 타이밍으로 할 수 있다.
[산업상 이용가능성]
본 개시는, 연료 가스의 조성에 따라 엔진을 제어하는 엔진 제어 시스템에 사용할 수 있다.
100: 가스 엔진(엔진)
200: 엔진 제어 시스템
230: 통내 변수 취득부
232: 지연 추정부
234: 자착화 예측부
236: 완료 예측부
238: 운전 제어부(제어부)

Claims (6)

  1. 연료 가스의 조성을 포함하는 제1 파라미터에 기초하여, 자착화(自着火) 지연을 추정하는 지연 추정부;
    상기 자착화 지연에 기초하여, 자착화 타이밍을 예측하는 자착화 예측부;
    상기 연료 가스의 연소 완료 타이밍을 예측하는 완료 예측부; 및
    상기 자착화 타이밍과 상기 연소 완료 타이밍의 비교 결과에 기초하여, 엔진을 제어하는 제어부
    를 포함하는 엔진 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지연 추정부는, 연료 분사 개시로부터 자착화까지의 사이의 복수의 시점(時点)에 대하여, 상기 자착화 지연을 추정하고,
    상기 자착화 예측부는, 상기 자착화 지연의 역수(逆數)의 적산값이 1 이상으로 되는 시점을, 상기 자착화 타이밍으로 예측하는, 엔진 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 파라미터로서, 통내(筒內) 압력, 통내 온도를 취득하는 통내 변수 취득부를 더 포함하고,
    상기 지연 추정부는, 상기 복수의 시점에서의 상기 통내 압력, 상기 통내 온도에 따른 상기 자착화 지연을 추정하는, 엔진 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 통내 변수 취득부는, 상기 연료 가스의 조성을 포함하는 제2 파라미터에 기초하여, 상기 통내 압력, 상기 통내 온도를 추정하는, 엔진 제어 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 완료 예측부는, 상기 연료 가스의 연소 속도 및 상기 통내 압력 중 한쪽과, 상기 연료 가스의 분사량에 기초하여, 상기 연소 완료 타이밍을 예측하는, 엔진 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 흡기 온도, 흡기 압력, 상기 연료 가스의 분사량, 연료 분사 타이밍, 압축비 중 적어도 하나를 변경하는, 엔진 제어 시스템.
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