JP3888656B2 - 予混合圧縮自着火機関の運転制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストンで圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関の運転制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料ガスと吸入空気とを予め混合させた予混合気を吸気し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関は、安定運転を行うためにその予混合気を所定の高温で供給する必要がある。図7に示す従来の例では、外気温で吸気された吸入空気Aiが吸気加熱装置28によって80〜150゜Cで加熱され燃料ガスGaと混合装置29で混合されてエンジンCのシリンダに入るよう構成されている。そして、このような高温の予混合気とするには、能力の高い吸気加熱装置28が必要であり、この加熱装置28が所定の吸気加熱を行うまでには長時間がかかっていた。また、適正な暖機状態にするには潤滑油33、冷却水34が所定の適温になっている必要がある。仮に、潤滑油、冷却水が所定温度に達しないで始動時から圧縮自着火運転を行うと、燃焼温度が低く冷却水や潤滑油の温度が低いため、燃焼が不完全となったり、また、摺動部、回転部の摩擦が大きく例えばピストンリング摩耗、各部ベアリングの摩耗等によって機関の寿命を損ねる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、所定の暖機条件に早期に立ち上げて自着火運転をする予混合圧縮自着火機関の運転制御方法及び装置の提供を目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、燃料ガスGaと吸入空気Aiとを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン5で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関Cの運転制御方法において、始動時に該機関Cに付設した液体燃料供給装置24によって始動補助運転を行う工程S1、S2と、該始動補助運転による運転状態を運転状態検知手段13、15、50によって検知する工程S4と、該運転状態が所定の条件を満たした場合に始動補助運転を停止する工程S6と、次いでセルモータで始動し燃料ガスを供給して予混合圧縮自着火運転に切り換える工程S7と、筒内圧力センサにより燃焼室6内の筒内圧力を計測する工程S11と、計測された筒内圧力に基づいて予混合圧縮自着火運転の運転状態が正常な状態にあるか否かを出力、ノック強度から判定する工程S12と、該運転状態が正常範囲以内であれば運転を維持し、正常範囲以下であれば、吸気圧力を高くするか、供給ガス量を増加するかの少なくとも1条件を実行し、正常範囲以上であれば、その逆を実行する工程S13、S14、S15、とを有している。
【0005】
ここで、予混合気自圧縮着火運転を行う機関は高圧縮比機関なので、上記始動補助運転はディーゼル運転であることが好ましい。
【0006】
また本発明によれば、燃料ガスGaと吸入空気Aiとを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン5で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関Cの運転制御方法において、始動時に該機関に付設した液体燃料供給24によって始動補助運転を行う工程S21、S22と、該始動補助運転による運転状態を運転状態検知手段13、15、50によって検知する工程S23と、該運転状態が所定の条件を満たした場合に液体燃料の噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせて始動補助運転と予混合圧縮自着火運転とを同時に行う工程S25と、筒内圧力を計測した結果に基づいて予混合圧縮自着火運転が実際に行われているか否かを判定する工程S28と予混合圧縮自着火運転が実際に行われている場合に始動補助運転を停止する工程S29、とを有している。
【0007】
この場合においても、上記始動補助運転はディーゼル運転であることが好ましい。また、始動補助運転と予混合圧縮自着火運転とを同時に行う工程に際しては、燃料噴射量を減少することが好ましい。より詳細には、アイドリング出力相当分、1/2負荷相当分、1/4負荷相当分等、予混合圧縮自着火運転時にエンジンに対して負担を与えない範囲まで、燃料噴射量を減少する。
【0009】
そして、本発明の予混合圧縮自着火機関の運転制御方法において、予混合圧縮自着火運転に際して、予混合気の吸気圧力を制御して出力の制御を行うのが好ましい。
【0010】
或いは、本発明の予混合圧縮自着火機関の運転制御方法において、予混合圧縮自着火運転に際して、供給ガス量を制御して出力の制御を行うのが好ましい。
【0011】
これに加えて、本発明の予混合圧縮自着火機関の運転制御方法を実施するに際して、前記吸入空気を排気ガス熱交換装置で加熱する工程を有することが好ましい。
【0012】
さらに、本発明によれば、燃料ガスGaと吸入空気Aiとを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン5で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機Cの運転制御装置において、始動補助運転を行うための液体燃料供給装24と、始動補助運転時における運転状態を検知する第1の運転状態検知手13、15、50と、予混合圧縮自着火運転時における運転状態を検知する第2の運転状態検知手段と、第1の運転状態検知手段13、15、50からの信号に基づいて予混合圧縮自着火運転が可能か否かを判定し、可能であればそれまで行われていた液体燃料噴射を停止して、セルモータで始動して燃料ガスを供給して吸入空気と混合した予混合気を圧縮自着火して予混合圧縮自着火運転に切り換え、計測された筒内圧力に基づいて予混合圧縮自着火運転の運転状態が正常な状態にあるか否かを出力、ノック強度から判定し、該運転状態が正常範囲以内であれば運転を維持し、正常範囲以下であれば、吸気圧力を高くするか、供給ガス量を増加するかの2条件の少なくとも1条件を実行し、正常範囲以上であれば、その逆を実行する制御手段12、とを有している。
【0013】
ここで、予混合圧縮自着火機関が高圧縮比機関なので、前記液体燃料供給装置は、ディーゼル燃料噴射装置であることが好ましい。
【0014】
そして本発明によれば、 燃料ガスGaと吸入空気Aiとを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン5で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関Cの運転制御装置において、始動補助運転を行うための液体燃料供給装置24と、始動補助運転時における運転状態を検知する運転状態検知手段13、15、50と、筒内圧を計測する筒内圧計測手段と、前記運転状態検知手段13、15、50からの信号に基づいて予混合圧縮自着火運転が可能か否かを判定し、可能であれば液体燃料の噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせて始動補助運転及び予混合圧縮自着火運転の同時運転を実行させ、該同時運転状態で筒内圧計測手段からの信号に基づいて予混合圧縮自着火運転が行われているか否かを判定し、行われていれば始動補助運転の停止させる制御手段12、とを有している。
【0015】
この場合においても、前記液体燃料供給装置は、ディーゼル燃料噴射装置であることが好ましい。
【0017】
また、本発明の予混合圧縮自着火機関の運転制御装置において、予混合気の吸気圧力を制御する吸気圧力制御装置を設けるのが好ましい。
【0018】
そして、本発明の予混合圧縮自着火機関の運転制御装置において、燃料ガスの供給量を制御するガス供給量制御装置を設けるのが好ましい。
【0019】
これに加えて、本発明の運転制御装置の実施に際して、予混合気の供給系に、予混合気と排気ガスとで熱交換を行う排気ガス熱交換装置を設けることが好ましい。
【0020】
本発明の運転制御装置において、前記制御手段としては、例えばコンピュータを用いることが好ましい。
【0021】
上述した様な構成を具備する本発明によれば、予混合圧縮自着火運転を行う条件が整わない始動時においては、例えばディーゼル運転の様な始動補助運転を行う。そして、始動補助運転による暖気運転を継続して行って、予混合圧縮自着火運転を行う条件が整ったならば、始動補助運転を停止して予混合圧縮自着火運転に切り換える。或いは、予混合圧縮自着火運転を行う条件が整ったら、始動補助運転と予混合圧縮自着火運転とを同時に行い、実際に予混合圧縮自着火運転が行われていることを確認してから、始動補助運転を停止する。
【0022】
この様に、本発明によれば、始動補助運転による暖機運転を行う事により、予混合圧縮自着火運転が困難な始動時を乗り切ることが出来るのである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1に全体構成を示す。予混合圧縮自着火運転に先立ち暖機運転をする始動補助運転用の液体燃料供給装置24が、エンジンCに設けられている。図示の実施形態において液体燃料供給装置24は、本実施形態の対象機関が高圧縮比機関であることから、ディーゼル噴射装置を選択している。
【0024】
液体燃料供給装置24は、シリンダヘッド1に装着された噴射ノズル2と、エンジンCの外部に設けられた燃料噴射ポンプ4と、ノズル2と噴射ポンプ4を連結する燃料供給管3とで構成されている。
【0025】
シリンダヘッド1と、シリンダ4と、ピストン5とにより構成される燃焼室6から排気ガスEが排出され、該排気ガスEは、排気ガス管7に導かれて排気ガス熱交換装置8を経由し、図示しない排気マフラーを介して系外へ排出される。
【0026】
燃焼用の新吸入空気Aiは、図示しないエアフィルタを介して排気ガス熱交換装置8によって加熱され、予混合装置9(例えばミキサ)で燃料ガスGaと混合されて予混合気となり、吸気管10から燃焼室6に導かれる。また、燃料ガスGaは、図示しないガス供給源から導かれ、供給量を調整するガス供給調整装置11を介して予混合装置9に入るよう構成されている。
【0027】
ここで、燃料ガスGaの供給量を制御するガス供給量制御装置18の詳細が、図5に示されている。図5において、全体を符号18で示すガス供給量制御装置において、ガスの主管Lmから分岐したバイパス管Lsには、運転制御装置12(図1)で制御される流量弁Vp(所謂「バイパスバルブ」)が介装されており、バイパス管Lsは予混合装置19をバイパスして吸気管20に接続されている。そして、流量弁Vp(バイパスバルブ)の開度を制御して、バイパス管Lsの流量を増減することによって、燃焼室6に導入されるガスの供給量が制御されるよう構成されている。
【0028】
燃焼室6に供給される吸気温度を制御するための機構については、図6で示されている。図6において全体を符号22で示す吸気温度制御装置が、図1の構成に付設されている。吸気温度制御装置22において、図示しない外部のエアクリーナに接続された外気管23から分岐したバイパス管10bには、運転制御装置12で制御される流量弁Vaを介装しており、且つ、熱交換装置8をバイパスするよう配置されている。そして、流量弁Vaを流れる吸気の流量を制御する事によって、燃焼室6へ供給される吸気の温度が制御されるのである。
【0029】
また、吸気圧力の高低を制御する吸気圧力制御装置は、例えば図5に示すスロットル弁Vで構成され、スロットル弁Vは吸気管20に介装されている。なお、吸気圧力を制御するための手段はスロットル弁Vに限定されるものではなく、任意公知の圧力調整手段を採用することが出来る。
【0030】
再び図1において、吸気管10に、予混合装置9で混合された予混合気の温度Tiを検知する第1の温度センサ13が設けられ、運転制御装置12に信号線CL1で接続されている。始動補助運転時に燃料噴射ノズル2からの液体燃料噴射が行われるに際して、第1の温度センサ13は燃料ガスGaの含まれない新吸入気Aiの吸気温度Tiを検知する。
【0031】
また、シリンダ4まわりの油温Toを検知する第2の温度センサ14と、冷却水温Twを検知する第3の温度センサ15が設けられており、第1、第2、第3の温度センサ13、14、15で構成される運転状態検出手段35のそれぞれが信号線CL−1、CL−2、CL−3の各々によって、前記運転制御装置12に接続されている。
【0032】
運転制御装置12は、コンピュータを含んで構成され、運転状態を検知する前記各温度センサ13、14、15からの信号を受信して供給調整弁11を制御して燃料ガス供給量を制御し、また、燃料噴射ノズル2を制御して液体燃料の噴射量を制御する機能を有している。なお、符号50は排気ガスの温度を検出する排気温センサであり、該排気温センサ50は信号線CL5により運転制御装置12に接続されている。
【0033】
またエンジンCには、筒内圧センサ(図示せず)、燃焼センサ(図示せず)が設けられている。そして運転制御装置12には、図示しない筒内圧センサおよび燃焼センサからの出力信号を解析してエンジンCの出力、燃焼タイミング、ノック等を定量化する機能を有している。
【0034】
次に、上述した構成の作用を図2或いは図3で示すフローチャートを用いて説明する。
【0035】
最初に、図2で示すフローチャートを参照して説明する。
【0036】
先ず、ディーゼル運転で機関Cの運転を開始する。この際には、図1におけるガス供給調整装置11は閉止され、燃料噴射ポンプ4が作動して、燃料供給管3を介して高圧燃料が燃料噴射ノズル2から燃焼室6に噴射される。燃料噴射ノズル2からの高圧噴霧によって、圧縮着火によるディーゼル燃焼で始動(或いは運転が開始)される(ステップS1)。
【0037】
このままディーゼル運転を継続しつつ(ステップS2)、ディーゼル運転によるエンジンCの運転状態を検知する(ステップS3)。運転状態の検知は、第1の温度センサ13による吸気温Tiの検出、第3の温度センサ15による冷却水温Tw、図示しない潤滑油温センサによる潤滑油温Toの検出、排気温センサ50による排気温の検出、のいずれか一つの項目でも、複数の項目でも良い。
【0038】
なお、第1の温度センサ13、第3の温度センサ15、図示しない潤滑油温センサ、排気温センサ50の各々は、「始動補助運転時における運転状態を検知する第1の運転状態検知手段」を構成している。
【0039】
上記のディーゼル運転による暖機に際して、ステップS3における運転状態の検知が行われたならば、ステップS4において、ガス運転の予混合気による圧縮自着火運転が可能な状態にあるか否かを判定する。すなわち、ステップS3で検知された項目(運転状態を示す各種温度)が、予め設定された温度条件(例えば、吸気温80〜100°C、冷却水温80°C、油温80°C)を満たしているか否かを判定する(ステップS4)。
【0040】
ステップS4で、予め設定された温度条件を充足していない場合には暖機が未了と判断され、ステップS2に戻る。これに対して、予め設定された条件を充足していれば、ステップS5で所定の暖機状態(予混合圧縮自着火運転が可能な状態)であると判断される。
【0041】
次に燃料供給をカットして、それまで行われていたディーゼル運転を遮断し、エンジン運転を停止する。即ち、燃料噴射ノズル2からの液体燃料噴射を停止する(ステップS6)。
【0042】
次いで、ガスで機関Cを運転する。即ち、セルモータで始動し、ガスの供給調整弁11を開いて予混合装置9にガスGaを供給して吸入空気と混合した予混合気を圧縮自着火して、予混合圧縮自着火運転を開始する(ステップS7)。
【0043】
そして燃焼室6内の圧力(筒内圧力)を計測して燃焼状態を検知する(ステップS8)。計測された筒内圧力(ステップ8で検知した燃焼圧力)に基づいて、エンジンCの運転が再開して、予混合圧縮時着火運転が行われているか否かを判断する(ステップ9)。
【0044】
ステップS9において、予混合圧縮自着火運転(ガス運転)が正常な燃焼状態になければ、ステップS1に戻ってディーゼル運転を再開させる。一方、予混合圧縮自着火運転(ガス運転)が正常状態であれば、予混合圧縮自着火運転状態に入ったと判断する(ステップS10)。
【0045】
ステップS1−S10は、予混合気圧縮自着火機関の始動に関する制御であるが、ステップS11以降のステップは、予混合圧縮自着火運転を正常な運転状態に保つための制御を示す。
【0046】
先ず、ステップS11で、図示しない筒内圧力センサにより燃焼室6内の燃焼圧力(筒内圧力)を計測する。そしてステップS12において、計測された筒内圧力(燃焼圧力)に基づいて、予混合圧縮自着火運転の運転状態が正常な状態にあるか否かを出力、ノック強度から判定する。
【0047】
ここで、図示しない筒内圧力センサ、図示しない出力検出手段、図示しないノックセンサの各々は、「予混合圧縮自着火運転時における運転状態を検知する第2の運転状態検知手段」を構成する。
【0048】
この判定で、出力、ノック強度が所定の正常範囲にあれば、正常な自着火運転が行われていると判断し、運転を継続する(ステップS13)。
【0049】
出力、ノック強度が所定の正常範囲以下であれば(ステップS13で「所定範囲より低」)、予混合気の吸気温度を高くするか(例えば、排気ガスのバイパス量制御、熱交換装置8への熱量供給制御等によって行う)、予混合気の吸気圧力を高くするか(例えば、ウエストゲート方式による過給圧の制御、スロットル弁による吸気圧の制御、ロータリ弁の吸気タイミング制御等の任意公知の手段によって行う)、または、供給ガス量を増加する(例えば、ガス供給調整装置11の制御によって行う)かの処理のうち、いずれか1つ或いは複数の処理を複合的に実行することによって行う(ステップS14)。そして、ステップS14の処理が完了した後にはステップS11に戻し、ステップS12によって再度運転状態が正常であるか否かを確認する。
【0050】
出力、ノック強度が所定の正常範囲以上の場合には(ステップS13で「所定範囲より高」)、予混合気の吸気温度を低くするか(例えば、排気ガスのバイパス量制御、熱交換装置8への熱量供給制御等によって行う)、吸気圧力を低くするか(例えば、ウエストゲート方式による過給圧の制御、スロットル弁による予混合気の吸気圧の制御、ロータリ弁の吸気タイミング制御等の任意公知の手段のによって行う)、または、供給ガス量を減少させるか(例えば、ガス供給供給調装置弁11の制御によって行う)の処理のうち、これらのいずれか1つ或いは複数の処理を複合的に実行する事よって行う(ステップS15)。そして、ステップS15の処理が完了した後にはステップS11に戻し、ステップS12によって再度運転状態が正常であるか否かを確認する。
【0051】
正常な運転を継続している場合には(ステップS13)は、運転を継続する限り(ステップS16がNo)、ステップS11で燃焼室6内の圧力を計測し、常時正常運転であることを確認する(ステップS12)。
【0052】
次に、本発明の別の実施形態を図3の作用フローチャート図で説明する。
【0053】
先ず、ディーゼル運転で機関Cの運転を開始する。この際には、図1におけるガス供給調整装置11は閉止され、燃料噴射ポンプ4が作動して、燃料供給管3を介して高圧燃料が燃料噴射ノズル2から燃焼室6に噴射される。燃料噴射ノズル2からの高圧噴霧によって、圧縮着火によるディーゼル燃焼で始動(或いは運転が開始)される(ステップS21)。
【0054】
このままディーゼル運転を継続しつつ(ステップS22)、ディーゼル運転によるエンジンCの運転状態を検知する(ステップS23)。ここで運転状態の検知は、第1の温度センサ13による吸気温Tiの検出、第3の温度センサ15による冷却水温Tw、図示しない潤滑油温センサによる潤滑油温Toの検出、排気温センサ50による排気温の検出、のいずれか一つの項目でも、複数の項目でも良い。
【0055】
なお、第1の温度センサ13、第3の温度センサ15、図示しない潤滑油温センサ、排気温センサ50の各々は、「始動補助運転時における運転状態を検知する第1の運転状態検知手段」を構成している。
【0056】
上記のディーゼル運転による暖機に際して、ステップS23における運転状態の検知が行われたならば、ステップS24において、ガス運転の予混合気による圧縮自着火運転が可能な状態にあるか否かを判定する。すなわち、ステップS23で検知された項目(運転状態を示す各種温度)が、予め設定された温度条件(例えば、吸気温80〜100°C、冷却水温80°C、油温80°C)を満たしているか否かを判定する(ステップS24)。
【0057】
ステップS24で、予め設定された温度条件を充足していない場合には暖機が未了と判断され、ステップS22に戻る。これに対して、予め設定された条件を充足していれば、ステップS25で所定の暖機状態(予混合圧縮自着火運転が可能な状態)であると判断される。
【0058】
そしてステップS25において、始動補助運転として行われてきたディーゼル運転を停止することなく、予混合圧縮自着火運転に移行させる準備をする。その準備としては、先ず、噴射ノズル2からの燃料噴射量を減少させる。より詳細には、アイドリング出力相当分、1/2負荷相当分、1/4負荷相当分等、予混合圧縮自着火運転時にエンジンに対して負担を与えない範囲まで、ケース・バイ・ケースで燃料噴射量を減少する。燃料噴射を遮断せずに噴射量を減少する事により、機関停止の生じないようにせしめると共に、噴射燃料と予混合気とが同時に燃焼することにより筒内圧を異常に高めることが予防される。
【0059】
さらにステップS25において、噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせる。噴射タイミングを遅らせる理由について、図4を参照して説明する。
【0060】
図4は燃焼圧力の状態を示す線図であって、縦軸が圧力Pを横軸がTDC(上死点)を基準にしたクランク角θを示している。図中の曲線Aは、ガス運転(予混合圧縮自着火運転)における特性を示しており、当該曲線Aにおいて、極大値近傍の領域は圧縮自着火による圧力上昇を示す。一方、曲線Bは、始動補助運転であるディーゼル運転における特性曲線であり、曲線Bにおける急激な圧力上昇部Bpが燃料噴射タイミングを示している。
【0061】
ステップS25において、噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせることにより、図4の圧力曲線Aのピークと、ディーゼル運転の燃料噴射タイミングとがずれることとなる。そして、図4で示す様に、圧力曲線Aのピーク(極大値)と、圧力曲線BのピークBpの双方が明確に把握できる状態となれば(換言すると、圧力曲線Aのピークに比較して、圧力曲線BのピークBpが、図4で示すように遅れた状態となれば)、ディーゼル着火(圧力曲線BのピークBp)のみならず、予混合圧縮自着火運転における自着火(圧力曲線Aのピーク)が生じていることが明確になる。すなわち、曲線A及び曲線Bの双方のピークが認識できる事により、圧縮自着火とディーゼル着火の双方が生じていることが把握できる。
【0062】
以上の理由により、ステップS25において、噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせているのである。
【0063】
次にステップS26において、ガス供給装置11を開弁して、予混合装置9を介して燃料ガスGaの供給を開始して、予混合自着火圧縮運転を行う。そして、ガス供給量を徐々に増加させて、予混合圧縮自着火運転による出力を増加させる(ステップS26)。
【0064】
その際に、図示しない筒内圧計測センサにより燃焼室6内の圧力(筒内圧)を計測して、燃焼状態を検知する(ステップS27)。より具体的には、図4で示す様な特性曲線を求める。次に、ステップ27で検知した燃焼圧力にもとづく燃焼状態判断から、ディーゼル運転による燃料噴射タイミングより前に圧力上昇が生じているか否かを判定して、実際に予混合圧縮自着火運転が行われているか否かを判定する(ステップS28)。すなわち、ステップS27で求めた特性曲線(図4で示す様な特性曲線)において、ディーゼル運転における燃料噴射タイミングを示すピークと、予混合圧縮自着火運転における自着火の発生を示すピークの双方が観察できるか否かにより、実際に予混合圧縮自着火運転が行われているか否かが判定されるのである。
【0065】
燃料噴射タイミング前に圧力上昇(予混合圧縮自着火運転における自着火の発生を示すピーク)があれば、ステップS29で予混合圧縮自着火運転が実際に行われていると判断する。
【0066】
一方、ディーゼル運転における燃料噴射タイミングを示すピークと、予混合圧縮自着火運転における自着火の発生を示すピークの双方が観察できなかった場合には、予混合圧縮自着火運転が実際には行われていないと判断し、ステップS26に戻って燃料ガスの供給量を増加させる。
【0067】
ステップS29において、予混合気の圧縮自着火運転に入ったと判断した後、液体燃料(図3のフローチャートで示す実施形態ではディーゼル燃料)の噴射を停止する。
【0068】
図3のフローチャートにおいて、ステップS21−S29が予混合圧縮自着火運転を行う機関の始動時の運転制御であり、ステップS30−S35で示すのが予混合圧縮自着火運転を正常な運転に維持するための制御である。
【0069】
ステップS30−S35は、図2のフローチャートにおけるステップS11−S16と同一であるため、重複説明は省略する。
【0070】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
(1) ガス燃料等を用いる圧縮自着火機関に液体燃料供給装置を付設して始動補助運転をし、機関が予混合圧縮自着火運転が可能な状態にまで暖機した後に圧縮自着火運転をするので、潤滑油、冷却水が低温のために生じる燃焼不全等を予防できて機関の損傷や、寿命の低下を防止出来る。
(2) 液体燃料供給装置による始動補助運転で暖機した後に、始動補助運転を継続したまま圧縮自着火運転に入るように構成することが可能であり、機関を一旦停止をさせることなく、早期にかつ連続的に自着火運転に移行させることができる。
(3) 吸気温度を吸気温度制御装置によって制御すれば、圧縮自着火運転の出力、ノック強度を適正範囲に収めることが容易である。
(4) 吸気圧力を吸気圧力制御装置によって制御すれば、圧縮自着火運転の出力、ノック強度を適正範囲に収めることが容易である。
(5) 供給ガス量をガス供給量制御装置によって制御すれば、圧縮自着火運転の出力、ノック強度を適正範囲に収めることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す装置の構成図。
【図2】本発明の作用のフローチャート図。
【図3】本発明の別の方法のフローチャート図。
【図4】燃焼室内の圧力を示す指圧線図。
【図5】ガス供給量制御装置および吸気圧制御装置を示す構成図。
【図6】吸気温度制御装置を示す構成図。
【図7】従来の運転制御装置を示す構成図。
【符号の説明】
1・・・シリンダヘッド
2・・・燃料噴射ノズル
3・・・燃料供給管
4・・・シリンダ
5・・・ピストン
6・・・燃焼室
7・・・排気ガス管
8・・・熱交換装置
9・・・予混合装置
10、20・・吸気管
11・・ガス供給調整装置
12・・運転制御装置
13・・第1の温度センサ
14・・第2の温度センサ
15・・第3の温度センサ
18・・ガス供給量制御装置
19・・予混合装置
21・・吸気温度制御装置
24・・液体燃料供給装置
35・・運転状態検出手段
Claims (8)
- 燃料ガス(Ga)と吸入空気(Ai)とを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン(5)で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関(C)の運転制御方法において、始動時に該機関(C)に付設した液体燃料供給装置(24)によって始動補助運転を行う工程(S1、S2)と、該始動補助運転による運転状態を運転状態検知手段(13、15、50)によって検知する工程(S4)と、該運転状態が所定の条件を満たした場合に始動補助運転を停止する工程(S6)と、次いでセルモータで始動し燃料ガスを供給して予混合圧縮自着火運転に切り換える工程(S7)と、筒内圧力センサにより燃焼室(6)内の筒内圧力を計測する工程(S11)と、計測された筒内圧力に基づいて予混合圧縮自着火運転の運転状態が正常な状態にあるか否かを出力、ノック強度から判定する工程(S12)と、該運転状態が正常範囲以内であれば運転を維持し、正常範囲以下であれば、吸気圧力を高くするか、供給ガス量を増加するかの少なくとも1条件を実行し、正常範囲以上であれば、その逆を実行する工程(S13、S14、S15)、とを有することを特徴とする予混合圧縮自着火機関の運転制御方法。
- 燃料ガス(Ga)と吸入空気(Ai)とを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン(5)で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関(C)の運転制御方法において、始動時に該機関(C)に付設した液体燃料供給装置(24)によって始動補助運転を行う工程(S21、S22)と、該始動補助運転による運転状態を運転状態検知手段(13、15、50)によって検知する工程(S23)と、該運転状態が所定の条件を満たした場合に液体燃料の噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせて始動補助運転と予混合圧縮自着火運転とを同時に行う工程(S25)と、筒内圧力を計測した結果に基づいて予混合圧縮自着火運転が実際に行われているか否かを判定する工程(S28)と予混合圧縮自着火運転が実際に行われている場合に始動補助運転を停止する工程(S29)、とを有することを特徴とする予混合圧縮自着火機関の運転制御方法。
- 予混合圧縮自着火運転に際して、予混合気の吸気圧力を制御して出力の制御を行う請求項2の予混合圧縮自着火機関の運転制御方法。
- 予混合圧縮自着火運転に際して、供給ガス量を制御して出力の制御を行う請求項2、3のいずれかの予混合圧縮自着火機関の運転制御方法。
- 燃料ガス(Ga)と吸入空気(Ai)とを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン(5)で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関(C)の運転制御装置において、始動補助運転を行うための液体燃料供給装置(24)と、始動補助運転時における運転状態を検知する第1の運転状態検知手段(13、15、50)と、予混合圧縮自着火運転時における運転状態を検知する第2の運転状態検知手段と、第1の運転状態検知手段(13、15、50)からの信号に基づいて予混合圧縮自着火運転が可能か否かを判定し、可能であればそれまで行われていた液体燃料噴射を停止して、セルモータで始動して燃料ガスを供給して吸入空気と混合した予混合気を圧縮自着火して予混合圧縮自着火運転に切り換え、計測された筒内圧力に基づいて予混合圧縮自着火運転の運転状態が正常な状態にあるか否かを出力、ノック強度から判定し、該運転状態が正常範囲以内であれば運転を維持し、正常範囲以下であれば、吸気圧力を高くするか、供給ガス量を増加するかの2条件の少なくとも1条件を実行し、正常範囲以上であれば、その逆を実行する制御手段(12)、とを有していることを特徴とする予混合圧縮自着火機関の運転制御装置。
- 燃料ガス(Ga)と吸入空気(Ai)とを予め混合させた予混合気を吸気し高圧縮比のピストン(5)で圧縮し自着火させて運転を行う予混合圧縮自着火機関(C)の運転制御装置において、始動補助運転を行うための液体燃料供給装置(24)と、始動補助運転時における運転状態を検知する運転状態検知手段(13、15、50)と、筒内圧を計測する筒内圧計測手段と、前記運転状態検知手段(13、15、50)からの信号に基づいて予混合圧縮自着火運転が可能か否かを判定し、可能であれば液体燃料の噴射タイミングを予混合気の圧縮自着火タイミングより遅らせて始動補助運転及び予混合圧縮自着火運転の同時運転を実行させ、該同時運転状態で筒内圧計測手段からの信号に基づいて予混合圧縮自着火運転が行われているか否かを判定し、行われていれば始動補助運転の停止させる制御手段(12)、とを有していることを特徴とする予混合圧縮自着火機関の運転制御装置。
- 予混合気の吸気圧力を制御する吸気圧力制御装置を設けた請求項6の予混合圧縮自着火機関の運転制御装置。
- 燃料ガスの供給量を制御するガス供給量制御装置を設けた請求項6、7のいずれかの予混合圧縮自着火機関の運転制御装置。
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