WO2009078260A1 - マイクロパイロット噴射式ガスエンジン - Google Patents

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Hajime Suzuki
Hideki Nishio
Yuuichi Shimizu
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Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • an ignition flame generated by combustion of fuel gas injected into a sub chamber from a fuel injection valve provided in the sub chamber is jetted into a main combustion chamber through a communication hole, and the premixed mixing of the main combustion chamber is performed.
  • the present invention relates to an air-fuel ratio control means at the time of start-up by controlling the opening and closing of a gas on-off valve in a mic mouth pie-mouth injection type gas engine in which air is combusted.
  • a gas engine is pre-mixed with fuel gas and air, sent to the main combustion chamber, and ignited and combusted by an ignition flame generated by an ignition device such as a microphone opening pilot injection type equipped with a fuel injection valve. Due to air-fuel mixture combustion, engine startability is difficult compared to other engines, and therefore main means are used to improve startability.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for starting a microphone mouth pie-mouth injection gas engine according to the prior art. The starting method of the micropilot injection gas engine will be described with reference to FIG.
  • step (2) when a start command is issued from the engine control unit (step (1)), the engine first performs a 1/2 skip fire intermittent operation (step (2)).
  • the intermittent operation (1/2) in (A) is the ignition operation with fuel supply (1 in Fig. 3 (1)) and the non-ignition operation with the fuel cut off (Fig. 3). 3 Repeat (0) of (1) alternately for each cycle, and repeat the change from ignition to non-ignition in the main combustion chamber.
  • ignition operation with fuel supply (1 in Fig. 3 (2)) and non-ignition operation with fuel cut off (0 in Fig. 3 (2)) are performed in 5 cycles. Repeat each cycle so that a non-ignition operation (0 in Fig. 4 (2)) enters. In other words, The main combustion chamber is repeatedly ignited 4 times to 1 time of non-ignition.
  • step (8) a 3-minute warm-up operation is performed using a timer (steps (4) and (5)).
  • the rotation is increased to 90% (90% N) of the starting rotational speed (step (6)).
  • the operation shifts to the 1/5 skip fire intermittent operation, and the number of times of fuel supply (the skip fire is once every 5 times) is increased (step (7)).
  • the rotation is increased to 100% (100% N) of the starting rotation speed (step (8)).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-14057 includes a fuel supply passage that communicates with the main combustion chamber and a sub fuel supply passage that communicates with the sub chamber.
  • a slow open valve that opens as soon as the start operation starts, increases the valve opening in proportion to the passage of time and opens fully, and opens the slow open valve. The startability is improved by maintaining the fuel ratio within the combustible range for a certain period of time.
  • the 4-cycle gas engine needs to bring the mixture ratio of the fuel gas and air in the main combustion chamber, that is, the air-fuel ratio close to the theoretical mixture ratio.
  • the required amount of gas is small, while the amount of air in the main combustion chamber is determined by the piston stroke volume, so that there is a large amount of air, that is, the air-fuel ratio increases.
  • the electric ignition method using ignition A gas engine employs a method of reducing the supply air amount by constricting the air supply line, but such a method cannot be employed in a micropilot injection type gas engine.
  • the amount of fuel gas at the time of starting (that is, the fluctuation of the fuel gas) is interwoven with the 1 Z 2 skip fire intermittent operation and the 1-5 skip skip intermittent operation by the method shown in FIG.
  • the air-fuel ratio at the start is controlled.
  • the present invention incorporates the engine operating state into the intermittent operation at the time of start-up in the microphone mouth pie-mouth injection type gas engine, and highly accurately controls the air-fuel ratio at the time of start-up.
  • An object of the present invention is to provide a micro pie-mouth injection gas engine that can shorten or eliminate the warm-up operation time.
  • the present invention achieves such an object.
  • the fuel gas and air from the fuel gas passage are premixed and fed into the main combustion chamber, and are generated by the combustion of liquid fuel injected from the fuel injection valve into the sub chamber.
  • a mic opening pie-mouth injection type gas engine in which an ignition flame is jetted into the main combustion chamber through a communication hole connecting the sub chamber and the main combustion chamber to burn the premixed gas mixture in the main combustion chamber.
  • Fuel gas passage to each cylinder A gas on / off valve configured to freely change the passage area and the opening / closing period of the fuel gas passage, a rotation speed detector for detecting the engine speed, and the cylinder pressure of each cylinder of the engine A combustion diagnostic device that detects the combustion state of the engine, and a valve intermittent operation control device that is operated by the engine rotational speed input from the rotational speed detector and that operates according to the engine rotational speed.
  • the gas on / off valve is opened / closed according to the detected value of the engine speed, and the empty of each cylinder is based on the detected waveform of the combustion state detected value for each cylinder from the combustion diagnostic device.
  • the gas on-off valve is intermittently opened / closed at an opening / closing pitch such that the fuel ratio becomes a target value (Claim 1).
  • the valve intermittent operation control device sequentially opens and closes the gas on / off valves of the respective cylinders so that the air-fuel ratio becomes a target value (Claim 2).
  • a target value (Claim 2).
  • the gas on-off valve is intermittently opened and closed at the first pitch, and when all of the detected waveforms have reached the target value, the gas on-off valve is intermittently opened and closed at the second pitch, which has a higher opening ratio than the first pitch. Item 3).
  • the gas on-off valve provided in the fuel gas passage to each cylinder and configured to freely change the passage area and the opening / closing period of the fuel gas passage, and the rotational speed detector for detecting the engine rotational speed
  • a combustion diagnostic device that detects the combustion state of each cylinder from the in-cylinder pressure of each cylinder of the engine, and a valve intermittent operation control that operates according to the engine speed when the engine speed is input from the speed detector
  • the valve intermittent operation control device intermittently opens and closes the gas on / off valve according to the detected value of the engine speed when the gas engine is started, and each cylinder from the combustion diagnostic device Based on the detection waveform of the combustion state detection value, the gas on-off valves are intermittently opened and closed at an open / close pitch such that the air-fuel ratio of each cylinder reaches the target value (Claim 1).
  • the gas on / off valve opens and closes at a predetermined opening / closing pitch in the main combustion chamber, so that the amount of gas fluctuation between ignition and non-ignition, for example, 1 to 2 skip fire intermittent operation
  • the pressure wave is generated.
  • operation control apparatus is each engine of the said combustion diagnostic apparatus.
  • the combustion state of each cylinder is detected from the in-cylinder pressure of the cylinder, the combustion state is determined from the state of the detected waveform based on the detected waveform of the detected combustion state value for each cylinder, and the air-fuel ratio that matches the detected waveform Therefore, when the open / close pitch of the gas open / close valve, for example, between 1/2 skip fires, the number of cycles of ignition to non-ignition is determined, and the open / close pitch is intermittently opened / closed.
  • the gas on-off valve is always supplied with the detection waveform of the combustion state detection value from the combustion diagnostic device to the valve intermittent operation control device, and the combustion state detection value from the combustion diagnostic device.
  • the air-fuel ratio control at the time of starting is made more precise by setting the opening / closing pitch of the gas on-off valve.
  • the above high-precision control eliminates the need for warm-up operation and shortens the engine start time.
  • the valve intermittent operation control device intermittently opens the gas on-off valve at the first pitch.
  • the detected waveforms reach the target value, they are intermittently opened and closed at the second pitch having a higher opening ratio than the first pitch (Claim 3).
  • an ignition operation is performed by supplying fuel (Fig. 3 (1)). 1)) and non-ignition operation with fuel cut off (0 in Fig. 3 (1)) are repeated alternately in each cycle.
  • the opening ratio is higher than the first pitch, and the second pitch, for example, 1 to 5 skip fires.
  • the gas valve is opened and closed intermittently by intermittent operation.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a four-cycle gas engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of a starting method of the micropilot injection type gas engine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an arrangement table for each cylinder of the starting operation of the micro pie-mouth injection gas engine.
  • Fig. 4 shows an example of the detection result of the combustion diagnostic device.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for starting a micro pie-mouth spray type gas engine according to the prior art.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a four-cycle gas engine according to an embodiment of the present invention.
  • the engine (gas engine) indicated by the reference numeral 100 is a micro pi-split four-cycle gas engine, and is a biston that is slidably fitted in a cylinder 100 a. 1 0 2, a main combustion chamber 1 0 1 defined between the upper surface of the biston 1 0 2 and the inner surface of the cylinder 1 0 2 a, an intake port 1 0 3 connected to the main combustion chamber 1 0 1 And intake valves 10 4 for opening and closing the intake ports 10 3.
  • 1 0 6 is a cylinder head.
  • a gas mixer 1 10 is installed upstream of the intake port 10 3, and the fuel gas supplied through the fuel gas pipe 10 9 and air are premixed by the gas mixer 1 10. Then, the flow rate of the premixed mixture is adjusted by opening control of the throttle valve (not shown), reaches the intake valve 10 4 through the intake port 10 3, and opens the intake valve 10 4. The main combustion chamber 10 1 is supplied.
  • 1 is a gas on-off valve, which automatically adjusts the passage area and opening / closing period of the fuel gas pipe 10 9. It is configured so that it can be changed.
  • Reference numeral 10 denotes a sub-chamber base, in which a sub-chamber 12 is formed.
  • 14 is a nozzle holder, and a fuel injection valve 13 is installed inside the nozzle holder 14.
  • 15 is a liquid fuel (light oil) inlet pipe, and the liquid fuel reaches the fuel injection valve 13 from the inlet pipe 15.
  • liquid fuel is injected from the fuel injection valve 13 into the premixed mixture introduced into the sub chamber 12 through the communication hole 11 from the main combustion chamber 101 in the intake stroke.
  • the ignition flame generated by the combustion burns and recirculates to the main combustion chamber 10 1 through the communication hole 11 to burn the premixed gas mixture in the main combustion chamber 10 1.
  • the above configuration is the same as that of a conventional micropilot injection type gas engine.
  • the present invention relates to improvement of startability in such a gas engine.
  • the gas on-off valve 1 is configured such that the passage area and the on-off period of the fuel gas pipe 109 can be freely changed.
  • Reference numeral 2 denotes a valve opening / closing operation control device that opens and closes the gas opening / closing valve 1.
  • the valve opening / closing operation control device 2 includes a rotational speed detector 4 for detecting the rotational speed of the engine 100 and a combustion diagnostic device 3 for detecting the combustion state of each cylinder from the in-cylinder pressure of each cylinder of the engine. The diagnosis result is input.
  • An in-cylinder pressure detector 5 detects the in-cylinder pressure of each cylinder of the engine.
  • An in-cylinder pressure detection signal from the in-cylinder pressure detector 5 is input to the combustion diagnostic device 3.
  • FIG. 2 is a flow chart showing an example of a starting method of the micro pie-mouth injection gas engine according to the embodiment of the present invention
  • FIG. The arrangement table, Fig. 4 shows an example of the detection result of the combustion diagnostic device.
  • step (1) when the engine controller issues a perturbation command (step (1)), the engine first performs a one-step and two-skip fire intermittent operation (step (2)).
  • the intermittent operation is the 12 skip fire intermittent operation shown in Fig. 3 (A), and the ignition operation with fuel supply (1 in Fig. 3 (1)) and the non-ignition operation with the fuel shut off. Rotation (0 in Fig. 3 (1)) is repeated alternately for each cycle, and ignition in the main combustion chamber Repeat the fluctuation of non-ignition.
  • step (2) while performing the 1/2 skip fire intermittent operation (step (2)), the engine speed is increased to 90% (90% N) of the preset starting speed N (idling speed) (step ( 6)).
  • the combustion state of the engine 100 is measured from the data from the combustion diagnostic device 3 with this 90% N (step (11)).
  • the valve intermittent operation control device 2 detects the combustion state of each cylinder from the cylinder pressure detector 5 of each cylinder of the engine in the combustion diagnostic device 3, and generates a detection waveform of the combustion state detection value for each cylinder. Based on the state of the detected waveform, the combustion state is determined. In other words, this is the case where the in-cylinder pressure shown in A of FIG. 4 is the normal in-cylinder pressure (pressure P 1). On the other hand, if the in-cylinder pressure (pressure P0) decreases as shown in Fig. 4B, it is judged as abnormal.
  • the in-cylinder pressure shown in A of FIG. 4 is a normal in-cylinder pressure (pressure P 1), shifts to the 1/5 skip-fire intermittent operation, Increase fuel supply (skipfire once every 5th) (step (12)).
  • the gas fluctuation is performed by changing the interval between ignition and non-ignition between 1 and 2 skip fires at the intermittent opening / closing pitch of the gas switching valve 1 so that the air-fuel ratio conforms to the detection waveform in the combustion diagnostic device 3.
  • the air-fuel ratio at the time of start-up is controlled by generating a certain amount of pressure waves.
  • the opening / closing pitch of the gas on-off valve 1 for example, during a 1/2 skip fire intermittent operation, an ignition to non-ignition cycle is performed. Decide the number of cars and open and close the gas on-off valve 1 intermittently at this opening and closing pitch.
  • the starting rotational speed is 1 0 0% (1
  • the gas on-off valve 1 of each cylinder is intermittently opened and closed by the above means so that the air-fuel ratio becomes a target value. In this way, the main combustion chamber of any cylinder 1
  • the gas on-off valve 1 opens and closes in the main combustion chamber 1 0 1 at a predetermined on-off pitch, so that the gas on-off valve 1 intermittently opens and closes.
  • ⁇ A pressure wave of non-ignition gas fluctuation amount is generated.
  • the valve intermittent operation control device 2 detects the combustion state of each cylinder from the in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure detector 5 of each cylinder of the engine 100 in the combustion diagnostic device 3. Based on the detection waveform of the combustion state detection value for each cylinder, the combustion state is determined from the state of the detection waveform.
  • the opening / closing pitch of the gas on-off valve 1 is determined so that the air-fuel ratio matches the detection waveform of the combustion state detection value, for example, 12 during the skip-fire intermittent operation, the number of cycles from ignition to non-ignition is determined. Open and close the gas on-off valve 1 intermittently at the open / close pitch.
  • the detection waveform of the combustion state detection value from the combustion diagnostic device 3 is always input to the valve intermittent operation control device 2 when the engine is started, and the combustion from the combustion diagnostic device 3 According to the detection waveform of the state detection value, it is opened and closed at an opening / closing pitch that matches the detection waveform, so that the control of the air / fuel ratio at the time of standstill is the setting of the opening / closing pitch of the gas opening / closing valve 1 To increase the accuracy.
  • the operating state of the engine is taken into the intermittent operation at the time of start-up, the air-fuel ratio control at the time of start-up is highly accurate, and the time for the warm-up operation is shortened or Microphone mouth that can be removed
  • a pi-mouth injection type gas engine can be provided.

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Abstract

マイクロパイロット噴射式ガスエンジンにおいて、始動時にエンジンの運転状態を間歇運転に取り入れて、始動時の空燃比の制御を高精度化するとともに、暖気運転の時間の短縮あるいはこれの除去を実現できるマイクロパイロット噴射式ガスエンジンを提供する。各シリンダへの燃料ガス通路の通路面積と開閉期間を自在に変更可能に構成したガス開閉弁と、エンジン回転数を検出する回転数検出器と、エンジンの各シリンダの筒内圧力から各シリンダ毎の燃焼状態を検出する燃焼診断装置と、エンジン回転数によって作動する弁間歇作動制御装置とをそなえ、該弁間歇作動制御装置は、ガスエンジンの始動時においてエンジン回転数の検出値によって前記ガス開閉弁を間歇開閉し、且つ前記燃焼診断装置からの各シリンダ毎の燃焼状態検出値の検出波形に基づき各シリンダの空燃比が目標値になるような開閉ピッチで前記ガス開閉弁を間歇開閉せしめる。

Description

明 細 書 マイク口パイ口ット噴射式ガスエンジン 技術分野
本発明は、 副室内に設けた燃料噴射弁から副室内に噴射される燃料ガスの燃焼 により発生した着火火炎を、 連絡孔を通して主燃焼室に噴出させて該主燃焼室の 予混合された混合気を燃焼させるようにしたマイク口パイ口ット噴射式ガスェン ジンにおいて、 ガス開閉弁の開閉を制御することによる始動時の空燃比制御手段 に関する。 背景技術
ガスエンジンは、 一般に燃料ガスと空気とを予混合して主燃焼室に送り込み、 燃料噴射弁を備えたマイク口パイロット噴射式等の着火装置により発生した着火 火炎によって着火燃焼せしめるようにして、 希薄混合気燃焼を行っているため、 エンジンの始動性が他のエンジンに比べて困難であり、 このため始動性の向上に 主々の手段が用いられている。
図 5は、 従来技術に係るマイク口パイ口ット噴射式ガスエンジンの始動方法の 一例を示すフローチャートである。 図 5により、 マイクロパイロット噴射式ガス エンジンの始動方法ついて説明する。
図 5において、 エンジン制御装置より始動指令が出ると （ステップ （1))、 ま ずエンジンは 1/2スキップファイア間歇運転を行う （ステップ （2))。
間歇運転とは、図 3に示すように、 （ A)の 1 / 2間歇運転では燃料供給しての 着火運転 （図 3 (1) の 1) と燃料を遮断しての不着火運転 （図 3 (1) の 0) とをサイクルごとに交互に繰り返し、 主燃焼室内に着火〜不着火の変動を繰り返 す。
また、 1ノ5スキップファイア間歇運転では燃料供給しての着火運転 (図 3 (2) の 1) と燃料を遮断しての不着火運転 （図 3 (2) の 0) とを、 5サイクルに 1 回不着火運転（図 4 (2)の 0)が入るようにサイクルごとに操り返す。つまり、 主燃焼室内に 4回着火〜 1回不着火の変動を繰り返す。
次いで、 前記 1 / 2スキップフアイァ間歇運転をしながらエンジン回転数を予 め設定した始動回転数 N (アイ ドリング回転数） の 80% (80%N) に上げる
(ステップ （3))。
この段階で、タイマーを用いて 3分間の暖気運転を行う（ステップ（ 4 )、 （ 5 ) )。 次レ、で、前記始動回転数の 90 % ( 90 % N)まで回転を上げる（ステップ（ 6 ) )。 次いで、 前記 1/5スキップファイア間歇運転に移行し、 燃料供給回数 （スキ ップファイアが、 5回に 1回） を增加する （ステップ （7))。 その後、 前記始動 回転数の 100% (100%N) まで回転を上げる （ステップ （8))。
そして、 前記始動回転数の 100 % (100 %N) で、 エンジン負荷の 10 % を検出したら （ステップ （9))、 始動回転数の 100% (100%N) での通常 運転に入る （ステップ （10))。
また、 特許文献 1 (特開平 9一 14057号公報） には、 主燃焼室に通ずる燃 料供給通路と副室に通ずる副燃料供給通路とを設け、 該副燃料供給通路に、 ェン ジンの始動操作開始と同時に開弁し、 時間の経過に比例して弁の開度を增し全開 にいたるスローオープンバルブを設けて、 該スローオープンバルブを開くことに より、 副室内の混合気の空燃比を、 一定時間燃焼可能範囲に保持して、 始動性を 向上させている。
しかしながら、 前記従来技術には次のような解決すべき問題点がある。
即ち、 前記 4サイクルガスエンジンは、 燃料ガスと空気とを予混合して燃焼室 に送り込み、 マイクロパイロット噴射式からなる着火装置により発生した着火火 炎によって、 着火燃焼せしめるようにして希薄混合気燃焼を行っているため、 始 動時におけるエンジン回転数の変動が、 変化して安定しにくい傾向にある。
4サイクルガスエンジンは、 所要の着火性能を確保するには、 主燃焼室内の燃 料ガスと空気との混合比つまり空燃比を理論混合比に近づける必要がある。 しか し、 始動時で低回転運転時には、 必要なガス量が少ない一方、 ピストン行程容積 により主燃焼室内の空気量が決まるため、 空気が多い状態つまり空燃比が大きく なってしまう。
係る空燃比が大きくなることについては、 点火ブラグを用いた電気着火方式の ガスエンジンでは、 給気ラインに絞りを入れて供給空気量を低下させる方法が採 用されているが、 マイクロパイロット噴射式ガスエンジンでは、 かかる方法は採 用できない。
そこで、 マイクロパイロット噴射式ガスエンジンでは、 図 5の方法によって、 1 Z 2スキップファイア間歇運転と、 1ノ 5スキップファイア間歇運転とを織り 交ぜて、 始動時における燃料ガスの量 （つまり燃料ガス変動量） を増加して、 始 動時の空燃比を制御している。
しかしながら、 図 5の方法では、 エンジンの状態には関係なく、 始動指令が出 るとエンジンは 1 Z 2スキップフアイァ間歇運転に入り、 エンジン回転数を予め 設定した始動回転数 N (アイドリング回転数） の 8 0 % ( 8 0 %N) に上げ、 こ の段階で、 タイマーを用いて 3分間の暖気運転を行う。 次いで、 前記始動回転数 の 9 0 % ( 9 0 %N) まで回転を上げるようになつている。
即ち、 図 5の方法では、 エンジンの燃焼状態には関係なく、 1 / 2スキップフ アイァ間歇運転と、 1 / 5スキップファイア間歇運転とを織り交ぜて始動回転数 まで上げていって、さらに中間に 3分間の暖気運転を行うようになっているため、 エンジンの運転状態を間歇運転のデータに用いることが出来ず、 また、 暖気運転 の時間の短縮が臨まれている。 発明の開示
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、 マイク口パイ口ット噴射式ガスェンジ ンにおいて、 始動時にエンジンの運転状態を間歇運転に取り入れて、 始動時の空 燃比の制御を高精度ィ匕するとともに、 暖気運転の時間の短縮あるいはこれの除去 を実現できるマイクロパイ口ット噴射式ガスエンジンを提供することを目的とす る。
本発明はかかる目的を達成するもので、 燃料ガス通路からの燃料ガスと空気と を予混合して主燃焼室に送り込むとともに、 燃料噴射弁から副室内に噴射される 液体燃料の燃焼により発生した着火火炎を、 前記副室と主燃焼室を接続する連絡 孔を通して該主燃焼室に噴出させて該主燃焼室の予混合混合気を燃焼させるマイ ク口パイ口ット噴射式ガスエンジンにおいて、 前記各シリンダへの燃料ガス通路 に設けられ該燃料ガス通路の通路面積と開閉期間を自在に変更可能に構成したガ ス開閉弁と、 エンジン回転数を検出する回転数検出器と、 エンジンの各シリンダ の筒内圧力から各シリンダの燃焼状態を検出する燃焼診断装置と、 前記回転数検 出器からのエンジン回転数が入力され該エンジン回転数によつて作動する弁間歇 作動制御装置とをそなえ、 前記弁間歇作動制御装置は、 前記ガスエンジンの始動 時においてエンジン回転数の検出値によって前記ガス開閉弁を聞歇開閉し、 且つ 前記燃焼診断装置からの各シリンダ毎の燃焼状態検出値の検出波形に基づき各シ リンダの空燃比が目標値になるような開閉ピッチで前記ガス開閉弁を間歇開閉せ しめることを特 ί敷とする （請求項 1 )。
かかる発明において、 好ましくは、 前記弁間歇作動制御装置は、 各シリンダの ガス開閉弁を空燃比が目標値になるように順次間歇開閉せしめる （請求項 2 )。 また、 カゝかる発明において、 好ましくは、 前記弁間歇ィ«制御装置は、 前記燃 焼診断装置からの各シリンダ毎の燃焼状態検出値の検出波形が目標値に達してい ないシリンダがあるときはそのガス開閉弁を第 1のピッチで間歇開閉せしめ、 該 検出波形のすべてが目標値に達している場合は前記第 1のピッチよりも開度割合 が高い第 2のピッチで間歇開閉せしめる （請求項 3 )。
本発明によれば、 各シリンダへの燃料ガス通路に設けられ該燃料ガス通路の通 路面積と開閉期間を自在に変更可能に構成したガス開閉弁と、 エンジン回転数を 検出する回転数検出器と、 エンジンの各シリンダの筒内圧力から各シリンダの燃 焼状態を検出する燃焼診断装置と、 前記回転数検出器からのエンジン回転数が入 力され該エンジン回転数によって作動する弁間歇作動制御装置とをそなえており、 前記弁間歇作動制御装置は、 ガスエンジンの始動時にぉレ、てエンジン回転数の 検出値によってガス開閉弁を間歇開閉し、 且つ前記燃焼診断装置からの各シリン ダの燃焼状態検出値の検出波形に基づき各シリンダの空燃比が目標値になるよう な開閉ピッチでガス開閉弁を間歇開閉せしめるので （請求項 1 )、
始動指令後、 主燃焼室内には、 所定開閉ピッチでガス開閉弁が開閉することに より、 ガス開閉弁の間歇開閉に伴う、 たとえば 1ノ2スキップファイア間歇運転 の着火〜不着火のガス変動量の圧力波が生起される。
そして、 前記弁間歇作動制御装置は、 前記燃焼診断装置においてエンジンの各 シリンダの筒内圧力から各シリンダの燃焼状態を検出して、 該シリンダ毎の燃焼 状態検出値の検出波形に基づいて該検出波形の状態から燃焼状態を判断し、 前記 検出波形に適合する空燃比になるように、 前記ガス開閉弁の開閉ピッチたとえば 1 / 2スキップフアイァ間歇運転のときは着火〜不着火のサイクル数を決め、 か かる開閉ピッチにて間歇的に開閉する。
尚、 この場合、 各シリンダのガス開閉弁を空燃比が目標値になるように順次間 歇開閉せしめるのがよい （請求項 2 )。
従って、 前記ガス開閉弁は、 エンジンの始動時において燃焼診断装置からの燃 焼状態検出値の検出波形が常時、 弁間歇作動制御装置に入力されており、 該燃焼 診断装置からの燃焼状態検出値の検出波形に従い、 検出波形に適合する空燃比に なるような開閉ピツチで開閉されることとなつて、 始動時の空燃比の制御が、 ガ ス開閉弁の開閉ピッチの設定により高精度化される。
また、 以上の高精度制御により暖気運転は不要となり、 エンジンの始動時間を 短縮できる。
また、 前記弁間歇作動制御装置は、 前記燃焼診断装置からの各シリンダの燃焼 状態検出値の検出波形が目標値に達していないシリンダがあるときは、 そのガス 開閉弁を第 1のピッチで間歇開閉せしめ、 該検出波形のすべてが目標値に達して いる場合は、 前記第 1のピッチよりも開度割合が高い第 2のピッチで間歇開閉せ しめるので （請求項 3 )、
燃焼診断装置からの各シリンダの燃焼状態検出値の検出波形が目標値に達して いないシリンダについては、 たとえば、 1 / 2スキップファイア間歇運転では燃 料供給しての着火運転（図 3 ( 1 ) の 1 )) と燃料を遮断しての不着火運転（図 3 ( 1 ) の 0 ) とをサイクルごとに交互に繰り返す。
燃焼が弱いシリンダがあった場合には、当該シリンダを燃焼が安定化するまで、 第 1のピッチ、つまり 1 / 2スキップフアイァ間歇運転を ϋ続することによって、 燃焼状態検出値の検出波形に一致させる。 また各シリンダの燃焼状態検出値の検 出波形が目標値に達している場合には、 そのまま、 前記第 1のピッチよりも開度 割合が高レ、第 2のピッチ、 たとえば 1 Ζ 5スキップファイア間歇運転でガス量開 閉弁を間歇開閉作動する。 図面の簡単な説明
第 1図は、本発明の実施例に係る 4サイクルガスエンジンの全体構成図である。 第 2図は、 本発明の実施例にかかるマイクロパイロット噴射式ガスエンジンの 始動方法の一例を示すフローチヤ一トである。
第 3図は、 前記マイクロパイ口ット噴射式ガスエンジンの始動動作のシリンダ 別配置表である。
第 4図は、 燃焼診断装置の検出結果の一例である。
第 5図は、 従来技術に係るマイクロパイ口ット嘖射式ガスエンジンの始動方法 の一例を示すフローチヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。 伹し、 この実施例 に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配置などは特に特定的 な記載がない限り、 この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、 単なる 説明例にすぎない。
図 1は、 本発明の実施例に係る 4サイクルガスエンジンの全体構成図である。 図 1において、 符号 1 0 0で示されるエンジン （ガスエンジン） は、 マイクロ パイ口ット嘖射式 4サイクルガスエンジンであり、 シリンダ 1 0 2 a内に往復摺 動自在に嵌合されたビストン 1 0 2、 前記ビストン 1 0 2の上面とシリンダ 1 0 2 aの内面との間に区画形成される主燃焼室 1 0 1、 該主燃焼室 1 0 1に接続さ れる吸気ポート 1 0 3、 該吸気ポート 1 0 3を開閉する吸気弁 1 0 4、 等を備え ている。 1 0 6はシリンダへッドである。
前記吸気ポート 1 0 3の上流には、 ガスミキサー 1 1 0が設置され、 燃料ガス 管 1 0 9を通して供給された燃料ガスと、 空気とを該ガスミキサー 1 1 0で予混 合する。 そして、 この予混合混合気は前記スロットル弁 （図示省略） の開度制御 によって流量を調整されて吸気ポート 1 0 3を経て吸気弁 1 0 4に達し、 該吸気 弁 1 0 4の開弁によって前記主燃焼室 1 0 1に供給されている。
ここで、 1はガス開閉弁で、 前記燃料ガス管 1 0 9の通路面積と開閉期間を自 在に変更可能に構成されている。
また、 1 0は副室口金で該副室口金 1 0の内部に副室 1 2が形成されている。 1 4はノズルホルダーで、 該ノズルホルダー 1 4に内部には燃料噴射弁 1 3が設 置されている。 1 5は液体燃料 （軽油） の入口管で、 液体燃料は前記入口管 1 5 から燃料噴射弁 1 3に達する。
そして、 前記吸気行程に主燃焼室 1 0 1から連絡孔 1 1を通って、 前記副室 1 2内に導入された予混合混合気中に前記燃料噴射弁 1 3から液体燃料が噴射され て燃焼し、 この燃焼により発生した着火火炎が、 前記連絡孔 1 1を通して該主燃 焼室 1 0 1に還流噴出させて該主燃焼室 1 0 1の予混合混合気を燃焼させる。 以上の構成は、 従来のマイクロパイロット噴射式ガスエンジンと同様である。 本発明はかかるガスエンジンにおける始動性の向上に関するものである。
前記のように、 ガス開閉弁 1は、 前記燃料ガス管 1 0 9の通路面積と開閉期間 を自在に変更可能に構成されている。
2は弁開閉作動制御装置で、 該ガス開閉弁 1を開閉動作するものである。 該弁開閉作動制御装置 2には、 エンジン 1 0 0の回転数を検出する回転数検出 器 4、 及びエンジンの各シリンダの筒内圧力から各シリンダの燃焼状態を検出す る燃焼診断装置 3の診断結果が入力される。 5はエンジンの各シリンダの筒内圧 力を検出する筒内圧検出器 5で該筒内圧検出器 5からの筒内圧力検出信号は前記 燃焼診断装置 3に入力される。
次に図 2〜図 4を参照して本発明の作動を説明する。
図 2は本発明の実施例にかかるマイクロパイ口ット噴射式ガスエンジンの始動 方法の一例を示すフローチヤ一ト、 図 3は前記マイク口パイ口ット噴射式ガスェ ンジンの始動動作のシリンダ別配置表、 図 4は燃焼診断装置の検出結果の一例で める。
図 2において、 エンジン制御装置より 台動指令が出ると （ステップ （1 ) )、 ま ずエンジンは 1ノ 2スキップファイア間歇運転を行う （ステップ （2 ) )。
間歇運転とは、 前述のように、 図 3 (A) の 1 2スキップファイア間歇運転 では、 燃料供給しての着火運転 （図 3 ( 1 ) の 1 ) と燃料を遮断しての不着火運 転 （図 3 ( 1 ) の 0 ) とをサイクルごとに交互に繰り返し、 主燃焼室内に着火〜 不着火の変動を繰り返す。
また、 1/5スキップファイア間歇運転では、 燃料供給しての着火運転 （図 3 (2) の 1) と燃料を遮断しての不着火運転 （図 3 (2) の 0) とを、 5サイク ルに 1回に不着火運転（図 4 (2)の 0)が入るようにサイクルごとに繰り返す。 つまり、 主燃焼室内に 4回着火〜 1回不着火の変動を繰り返す。
次いで、 前記 1/2スキップファイア間歇運転をしながら （ステップ （2))、 エンジン回転数を予め設定した始動回転数 N (アイドリング回転数）の 90% (9 0%N) に上げる （ステップ （6))。
そして始動指令において、 この 90%Nで以つて、 エンジン 100の燃焼状態 を燃焼診断装置 3からのデータにより計測する （ステップ （1 1))。
即ち前記弁間歇作動制御装置 2は、 前記燃焼診断装置 3においてエンジンの各 シリンダの筒内圧力検出器 5から各シリンダの燃焼状態を検出して、 該シリンダ 毎の燃焼状態検出値の検出波形に基づいて該検出波形の状態から燃焼状態を判断 する。 つまり、 図 4の Aに示す筒内圧力が正規の筒内圧力 （圧力 P 1) の場合で ある。 これに対し図 4の Bのように筒内圧力 （圧力 P0) が低下している場合は 異常と判断する。
前記燃焼診断装置 3における、 診断結果が正常の場合、 つまり図 4の Aに示す 筒内圧力が正規の筒内圧力 （圧力 P 1) は、 前記 1/5スキップファイア間歇運 転に移行し、 燃料供給回数 (スキップファイアが、 5回に 1回） を増加する （ス テツプ （12))。
また、 図 4の Bのように筒内圧力 （圧力 P0) が低下している場合は、 当該シ リンダの燃焼に弱レ、部分があるものと判断して、 前記 1ノ 2スキップファイア間 歇運転を継続して、 燃焼を安定化させる （ステップ （13))。
即ち、 燃焼診断装置 3に検出波形に適合する空燃比となるような、 該ガス開閉 弁 1の間歇開閉ピッチで、 1ノ 2スキップファイア間歇運転の着火〜不着火の間 隔を変えてガス変動量の圧力波が生起させることにとり、 始動時の空燃比の制御 を行う。
また、 前記検出波形に適合する空燃比になるように、 前記ガス開閉弁 1の開閉 ピッチ、 たとえば 1 / 2スキップフアイァ間歇運転のときは着火〜不着火のサイ クル数を決め、 かかる開閉ピッチにてガス開閉弁 1を間歇的に開閉する。
前記燃焼診断装置 3の検出波形に一致すると、 前記始動回転数の 1 0 0 % ( 1
0 0 %N) まで回転を上げる （ステップ （8 ) )。
そして、 前記始動回転数の 1 0 0 % ( 1 0 0 %N) で、 エンジン負荷の 1 0 % を検出したら （ステップ （9 ))、 始動回転数の 1 0 0 % ( 1 0 0 %N) での通常 運転に入る （ステップ （1 0 ) )。
この場合、 各シリンダのガス開閉弁 1を、 前記手段によって空燃比が目標値に なるように、 間歇開閉せしめる。 このようにすれば、 どのシリンダの主燃焼室 1
0 1も同様に暖気されるので、 シリンダによる燃焼のパラツキを抑えることがで きる。
以上のように、 本発明の実施例によれば、
始動指令後、 主燃焼室 1 0 1内には、 所定開閉ピッチでガス開閉弁 1が開閉す ることにより、 ガス開閉弁 1の間歇開閉に伴う、 たとえば 1ノ2スキップフアイ ァ間歇運転の着火〜不着火のガス変動量の圧力波が生起される。
そして、 前記弁間歇作動制御装置 2は、 前記燃焼診断装置 3において、 ェンジ ン 1 0 0の各シリンダの筒内圧力検出器 5によって筒内圧力から各シリンダ毎の 燃焼状態を検出して、 該シリンダ毎の燃焼状態検出値の検出波形に基づいて該検 出波形の状態から燃焼状態を判断する。
そして、 前記燃焼状態検出値の検出波形に適合する空燃比になるように、 前記 ガス開閉弁 1の開閉ピッチ、 たとえば 1 2スキップファイア間歇運転のときは 着火〜不着火のサイクル数を決め、 かかる開閉ピッチにてガス開閉弁 1を間歇的 に開閉する。
従って、 前記ガス開閉弁 1は、 エンジンの始動時において燃焼診断装置 3から の燃焼状態検出値の検出波形が常時、 弁間歇作動制御装置 2に入力されており、 該燃焼診断装置 3からの燃焼状態検出値の検出波形に従い、 検出波形に適合する 空燃比になるような開閉ピッチで開閉されることとなって、 台動時の空燃比の制 御が、 ガス開閉弁 1の開閉ピッチの設定により高精度化される。
また、 以上の高精度制御により暖気運転は不要となり、 エンジン 1 0 0の始動 時間を短縮できる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 マイクロパイロット噴射式ガスエンジンにおいて、 始動時に エンジンの運転状態を間歇運転に取り入れて、 始動時の空燃比の制御を高精度化 するとともに、 暖気運転の時間の短縮あるいはこれの除去を実現できるマイク口 パイ口ット噴射式ガスエンジンを提供できる。

Claims

1 . 燃料ガス通路からの燃料ガスと空気とを予混合して主燃焼室に送り込む とともに、 燃料噴射弁から副室内に噴射される液体燃料の燃焼により発生した着 火火炎を、 前記副室と主燃焼室を接続する連絡孔を通して該主燃焼室に噴出させ て該主燃焼室の予混合混合気言を燃焼させるマイク口パイ口ット噴射式ガスェンジ ンにおいて、 前記各シリンダへの燃料ガス通路に設けられ該燃料ガス通路の通路 面積と開閉期間を自在に変更可能に構成したガス開閉弁と、 エンジン回転数を検 の
出する回転数検出器と、 エンジンの各シリンダの筒内圧力から各シリンダ毎の燃 焼状態を検出する燃焼診断装置と、 前記回転数検出器からのエンジン回転数が入 力され該エンジン回転数によつて作動する弁間歇作囲動制御装置とをそなえ、 前記 弁間歇作動制御装置は、 前記ガスエンジンの始動時においてエンジン回転数の検 出値によつて前記ガス開閉弁を間歇開閉し、 且つ前記燃焼診断装置からの各シリ ンダの燃焼状態検出値の検出波形に基づき各シリンダの空燃比が目標値になるよ うな開閉ピッチで前記ガス開閉弁を間歇開閉せしめることを特徴とするマイク口 パイ口ット噴射式ガスエンジン。
2 . 前記弁間歇作動制御装置は、 各シリンダのガス開閉弁を空燃比が目標値 になるように順次間歇開閉せしめることを特徴とする請求項 1記載のマイクロパ イロット噴射式ガスエンジン。
3 . 前記弁間歇作動制御装置は、 前記燃焼診断装置からの各シリンダの燃焼 状態検出値の検出波形が、 目標値に達していないシリンダがあるときはそのガス 開閉弁を第 1のピッチで間歇開閉せしめ、 該検出波形のすべてが目標値に達して V、る場合は前記第 1のピッチよりも開度割合が高 、第 2のピッチで間歇開閉せし めることを特徴とする請求項 1記載のマイクロパイ口ット噴射式ガスエンジン。
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