JP4094380B2

JP4094380B2 - Engine, engine exhaust temperature control device and control method, and program for causing computer to function as engine exhaust temperature control means

Info

Publication number: JP4094380B2
Application number: JP2002248948A
Authority: JP
Inventors: 善治小野; 悟後藤; 栄文西; 貞夫中山
Original assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2003148217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスエンジン等のエンジンにおいて電子燃料噴射弁を制御することにより各シリンダの排気温度を自動調整し、シリンダ間の排気温度のバラツキを改善する発明に係り、具体的にはそのようなエンジン、そのような制御を行いうるエンジンの排気温度制御装置及び制御方法、コンピュータをかかる排気温度制御手段として機能させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒のエンジンでは各気筒からの排気の温度が完全に一致することはなく、現状では商用エンジンにおいて各シリンダの排気温度のバラツキを１００％負荷において平均で±１５℃以内と規定している。排気温度がこの範囲から逸脱したシリンダに対しては、該当シリンダのガス調整バルブを手動調整することにより排気温度調整を行い、各シリンダ間のバランスをとっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のガス量調整バルブは１００％負荷において調整されているため、１００％負荷以外においては各シリンダ間で排気温度が大きくばらつくことがあり、また経年変化により１００％負荷においても初期の設定値から逸脱して度々ガス量調整バルブを手動調整することが必要になる場合がある。このような経年変化による初期設定値からの逸脱を放置しておくと、気筒間の排気温度のバラツキが更に大きくなって失火やノッキングの原因になり、これは例えばコージェネレーションシステムの運用において特に不利益となる。即ち、コージェネレーションシステムにおいてエンジンの失火やノッキングが発生した場合には、人的及び機器的安全措置としてエンジン出力（即ちシステムの発電量）をディレート（減少）させることを第１ステップとし、第２ステップではエンジンを停止させるからであり、このようなエンジン出力のディレートや運転の停止は、システムの運用主体が期待する電力を賄えなくなり経済性において不利になるばかりでなく、最悪の場合はデマンドオーバ（電力契約違反）による課金が発生して不利益となってしまうからである。
【０００４】
気筒間の排気温度のバラツキを自動的に制御することは、例えば上述したようにコージェネレーションシステムを安全かつ安定して運用する上でも重要な技術であり、エンジンの運転においてシリンダ排気温度の均一化を確実に達成しうる安定した技術が望まれていた。
【０００５】
そこで本発明は、ガスエンジンなどのエンジンにおいて各シリンダの排気温度を所定範囲に収めて失火やノッキングの発生を防止しうる排気温度制御技術を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載されたエンジンは、複数のシリンダと、前記各シリンダに対応してそれぞれ設けられ燃料を供給する複数の電子燃料噴射弁（１）と、前記各シリンダからの排気温度をそれぞれ計測してその排気温度信号（１０）を出力する排気温度計測手段（４）と、エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力する負荷率計測手段（６）と、エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定され、前記排気温度計測手段からの各排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして前記複数のシリンダ全体の平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダそれぞれの前記排気温度とを比較して得た偏差が現在の負荷率における設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、その出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段（５）とを有している。
【０００７】
請求項２に記載された排気温度制御装置は、各電子燃料噴射弁（１）によって燃料をそれぞれのシリンダに供給するエンジンの排気温度制御装置において、前記各シリンダからの排気温度を計測してそれぞれの排気温度信号（１０）を出力する排気温度計測手段（４）と、エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力する負荷率計測手段（６）と、エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定され、前記排気温度計測手段からの各排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして複数の前記シリンダ全体の平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が現在の負荷率における設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段（５）とを有している。
【０００８】
請求項３に記載されたエンジンの排気温度制御装置は、それぞれ設けられた電子燃料噴射弁（１）によって燃料が供給される複数のシリンダを備えたエンジンの制御装置において、前記各シリンダからの排気温度を計測して排気温度信号（１０）を出力する複数の排気温度計測手段（４）と、前記エンジンの負荷率を検出して負荷信号（１２）を出力する負荷率計測手段（６）と、制御手段（５）を有している。そして、その制御手段（５）は、前記エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイト（制御信号１１）を設定されるとともに、前記負荷率計測手段からの負荷信号により前記エンジンの現在の負荷率を判断し、前記各排気温度計測手段からの排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして複数の前記シリンダ全体の平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が前記現在の負荷率における前記設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う。
【０００９】
請求項４に記載されたエンジンの排気温度制御方法は、各電子燃料噴射弁（１）によってそれぞれのシリンダに燃料が供給されるエンジンの制御方法において、エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイト（制御信号１１）を予め設定しておき、エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力し、前記各シリンダの排気温度を所定時間ごとにそれぞれ排気温度信号（１０）として計測し、前記各排気温度信号から前記複数のシリンダ全体の平均排気温度を演算するとともに、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が現在の負荷率における設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行うことを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載されたプログラムは、複数のシリンダと、前記各シリンダごとに設けられて制御信号により開弁期間を制御できる電子燃料噴射弁（１）と、前記各シリンダごとに設けられて排気温度を排気温度信号（１０）として出力する排気温度計測手段（４）と、負荷率を検出して負荷信号（１２）を出力する負荷率計測手段（６）とを有するエンジンを制御対象とするコンピュータに書き込まれ、当該エンジンの構成と協働して技術的な効果を奏するものである。具体的には、前記エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定され、前記負荷率計測手段からの負荷率信号により前記エンジンの現在の負荷率を判断し、前記各排気温度計測手段からの排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして前記全シリンダの平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が前記現在の負荷率における前記設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段として、前記コンピュータを機能させるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態の構成を模式的に示す図である。本例のガスエンジンは複数のシリンダを有している。各シリンダ毎に電子燃料噴射弁１がシリンダヘッド２に取り付けられている。電子燃料噴射弁１は燃料ガス配管３を介して図示しない燃料供給源に接続されており、シリンダ内の燃焼室にガス燃料を供給する。また、排気温度計測手段４が各シリンダ毎にシリンダヘッド２に取り付けられている。排気温度計測手段４は各シリンダからの出口付近での排気温度を計測して排気温度信号１０を出力する。本例では排気温度計測手段４としてパイロメータ等の温度計を用いることができる。なお、図１には１個の電子燃料噴射弁１と１個の排気温度計測手段４が図示されているが、これは１のシリンダに対応するものであり、実際には前述したように複数のシリンダの各々について電子燃料噴射弁１と排気温度計測手段４が設けられている。
【００１２】
本例のガスエンジンは、各シリンダからの排気温度を一定の範囲に収めるよう調整するために、図１に示すように、前記電子燃料噴射弁１の開弁期間を制御する排気温度制御手段５ (制御手段５）を有している。前記制御手段５は、前記排気温度計測手段４に接続されており、前記排気温度信号１０を入力される。また、制御手段５は、各電子燃料噴射弁１にも接続されており、排気温度が所定の範囲内に収まるように電子燃料噴射弁１に制御信号１１を与えて該電子燃料噴射弁１の開弁期間を変化させることができる。
【００１３】
具体的には、後述する所定の手順で情報の処理を行い、前記電子燃料噴射弁１の開弁期間の調整が行われるようなプログラムが書き込まれたコンピュータや、かかるコンピュータと同様の制御が行われるように設定されたガバナーが、前記制御手段５として機能することとなる。
【００１４】
図１に示すように、本例のガスエンジンは、負荷率計測手段６と回転数計測手段７を有している。これらは前記制御手段５に接続され、それぞれ負荷率信号１２と回転数信号１３を制御手段５に出力する。即ち、本例の制御手段５は、前記排気温度を制御すべく電子燃料噴射弁１の開弁期間を調整するため、他の必要な情報としてエンジンの負荷率と回転数を利用する。
【００１５】
本例のガスエンジンはコージェネレーション用原動機として用いられており、図示しない発電機を駆動している。よって、前述したエンジンの負荷とは発電した電力であり、負荷率とは電力率を意味する。具体的には、前記発電機が現在どれだけ発電しているかを示す信号を図示しない発電機盤に送り、該発電機盤から制御手段５にその信号が負荷率信号１２として出力される。即ち、発電機乃至発電機盤が負荷率計測手段６として機能する。
【００１６】
前記回転数計測手段７としては、エンジンの回転駆動部分に設けた光を用いた非接触式の回転数検出素子などが利用できる。
【００１７】
図１に示すように、本例のガスエンジンの制御手段５には、制御に必要な所定のデータを設定するための入力手段８が接続されている。制御に必要な所定のデータとしては、次の１）〜５）がある。
１）制御開始（終了）回転数［ｒｐｍ］
その値を越えた場合に制御を開始し、下回った場合に制御を終了するエンジンの回転数である。
２）サンプリング設定時間［ｓｅｃ］
排気温度信号をサンプリングする時間間隔であり、本例では０．１〜６０ｓｅｃの範囲内で設定できる。
３）設定負荷［％］
本例の制御における制御分岐点として設定する１以上の負荷値であり、本例ではＬ０〜Ｌ７まで８個の値を設定している。
４）ディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇ・ＣｒａｎｋＡｎｇｌｅ／ｓｅｃ］設定負荷の各値における制御量の変化速度を意味する。ここで制御量とは、本例では制御手段５による直接の制御対象である燃料噴射弁の開弁期間（単位は［ｄｅｇＣＡ］）を示す量である。本例では、１秒間当たりの開弁期間の変化量をクランク角度で示し、例えば０．１ｄｅｇＣＡと設定すれば制御の際に１秒間に０．１ｄｅｇＣＡ、燃料噴射弁の開度が増加しまたは減少する。
５）設定偏差Ｔlimit ［℃］
各設定負荷において前記ディレーションレイトとは独立して設定され、そのサンプリングタイミングにおける実際の排気温度と、ガスエンジンの全シリンダの平均排気温度との偏差の許容範囲を定める値である。
【００１８】
図２は、本例のエンジンにおける排気温度の制御を模式的に表したものであり、この図を参照して本例における制御の手順又は前記制御手段５の機能について簡単に説明する。
制御手段５は、サンプリング設定時間（ｔsamp［ｓｅｃ］）をおいて定期的に排気温度を認識し、認識した各時刻においてエンジンの負荷をも認識し、この負荷に応じて設定偏差Ｔlimit ［℃］を定めると共に、本例の制御によれば、６シリンダ全体の平均排気温度Ｔave ［℃］を演算する。
図２における上限値および下限値は、それぞれ（平均排気温度Ｔave ＋設定偏差Ｔlimit ）［℃］および（平均排気温度Ｔave −設定偏差Ｔlimit ）［℃］を示す。６シリンダの内のあるシリンダが、図中破線で示すようにある時刻で設定偏差の範囲から逸脱しても、本例による排気温度制御によって、そのシリンダの排気温度は設定偏差の範囲内に（上限値と下限値の間に）入るように調整される。
【００１９】
すなわち、図２で示す制御においては、例えばサンプリング設定時間を０．１ｓｅｃとすれば０．１ｓｅｃ毎に取り込まれた排気温度信号を演算することとなり、６０ｓｅｃとすれば６０ｓｅｃ毎に取り込まれた排気温度信号を演算することとなる。本例では２ｓｅｃとした。
【００２０】
制御手段５による上記演算は、データサンプル毎に各シリンダのシリンダ出口排気温度を認識して排気温度の全シリンダ全体の平均値を算出し、このシリンダ全体の平均値と、各シリンダのシリンダ出口排気温度とを比較し、各シリンダの排気温度が設定偏差内に収まっているかを判断する。このように設定偏差とは、平均値に対するプラスマイナス（上限、下限）の偏差である。この設定偏差から逸脱しているシリンダについて電子燃料噴射弁１の制御が行われる。
【００２１】
電子燃料噴射弁１の制御には前記ディレーションレイトを用い、電子燃料噴射弁１の開弁期間を変化させて該当シリンダの排気温度が前記設定偏差内に収まるまで行う。なお、前述のように、設定偏差及びディレーションレイトは設定負荷毎に異なった値を設定することができる。
【００２２】
図３は、設定負荷（負荷率、横軸）とディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇ・ＣｒａｎｋＡｎｇｌｅ／ｓｅｃ］（縦軸）の関係をイメージ例として示すものである。設定負荷はＬ０〜Ｌｎまで任意の個数設定できるが、本例ではｎ＝７であり計８個の設定負荷を設定できる。例えば、Ｌ０は０％、Ｌ１は２５％などと設定する。また、図３に示すように、設定負荷の各点（Ｌ０，Ｌ１，…）の間における設定偏差は各点間をリニアに結ぶよう設定されている。
【００２３】
図４は、設定負荷（負荷率、横軸）と設定偏差Ｔlimit ［℃］（縦軸）の関係を一例として示すものである。設定偏差についても、Ｌ０〜Ｌｎまでの任意個数の設定負荷を設定できるが、本例では前述したようにｎ＝７であり計８個の設定負荷を設定できる。なお、この時の設定負荷は、ディレーションレイトの設定負荷とは独立して設定できる。また、図４に示すように、設定負荷の各点（Ｌ０，Ｌ１，…）の間における設定偏差は各点間をリニアに結ぶよう設定されている。
【００２４】
また、設定偏差は例えば１０℃などと設定すると、シリンダ全体の出口平均排気温度に対してプラスマイナス１０℃以内が許容範囲となり、実際の排気温度と平均排気温度の差がこの範囲内にあれば制御は行わず、この範囲を逸脱すれば制御が行われる。
【００２５】
図５は、本例の制御手段５に書き込まれた制御プログラムによる排気温度の制御手順を表したフローチャートである。図中、Ｓ１〜Ｓ９はステップ１〜ステップ９に対応する。制御手段５とこれに書き込まれたプログラムが協働して行う制御の手順又は両者が協働することによって実現された前記制御手段５の制御機能について、この図を参照して説明する。
【００２６】
図５に示すように、エンジンの始動後、制御手段５の運転が始まると、ステップ１において制御手段５は、回転数計測手段７が出力した回転数信号１３を入力してエンジンの回転数を検知する。ここで、エンジンの回転数が、例えば９５０ｒｐｍ以上であれば制御動作を行うこととし、制御手順をステップ２に進める。９５０ｒｐｍ未満であれば制御動作を行うことなく、適当な間隔をおいてステップ１を繰り返す。なお、制御動作を行うべきエンジンの回転数は、入力手段から任意に設定可能である。
【００２７】
ステップ２において、制御手段５は、排気温度のサンプリングを開始する。すなわち、制御手段５は、前記排気温度計測手段４が出力する排気温度信号１０を、予め設定したサンプリング設定時間ｔsamp［ｓｅｃ］ごとに入力し、各シリンダの排気温度を検知する。
【００２８】
ステップ３において、制御手段５は、サンプリング設定時間ｔsamp［ｓｅｃ］ごとに入力した各シリンダの排気温度から、全シリンダ全体の平均排出温度Ｔave ［℃］を瞬時に算出する。
【００２９】
ステップ４において、制御手段５は、負荷率計測手段６が出力した負荷率信号１２からエンジンの負荷率を判断する。この負荷率から、図４に基づいて電子燃料噴射弁１の制御を行うか否かを判定するための設定偏差Ｔlimit ［℃］を算出するとともに、図３に基づいて電子燃料噴射弁１の制御をすると判定された場合に使用するディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ］を算出する。さらに、制御手段５は、ステップ３で算出した平均排気温度Ｔave ［℃］と、各シリンダ（最大で１８シリンダ、最小で６シリンダ）の排気温度Ｔ(n) ［℃］とを比較して、その偏差ΔＴｎ［℃］を算出する。
【００３０】
ステップ５において、制御手段５は、各シリンダにおける上記偏差ΔＴｎ［℃］の絶対値｜ΔＴn ｜と、当該負荷率における設定偏差Ｔlimit ［℃］との大小を判定し、夫々各シリンダの電子燃料噴射弁１の制御を行うか否かの判定を行う。
｜ΔＴn ｜＞Ｔlimit の場合には、当該シリンダの排気温度偏差ΔＴｎ［℃］が設定偏差Ｔlimit ［℃］を越えているために制御が必要であり、次のステップ６に移行する（図５、ステップ５中、▲１▼式）。｜ΔＴn ｜≦Ｔlimit の場合には、当該シリンダの排気温度偏差ΔＴｎ［℃］が設定偏差Ｔlimit ［℃］の範囲内にあり、そのシリンダの電子燃料噴射弁１における燃料噴射期間の調整は不要であり、制御はステップ２に戻り同様の手順を繰り返す（図５、ステップ５中、▲２▼式）。
【００３１】
ステップ６において、制御手段５は、前記排気温度偏差ΔＴｎ［℃］の符号を調べ、当該シリンダの現在の排気温度Ｔ(n) ［℃］が高温側或いは低温側のどちらに逸脱しているか判定する。すなわち、ΔＴｎ＞０の場合（図５、ステップ６中の▲１▼式）には、排気温度Ｔ(n) ＜平均排気温度Ｔave であり、当該シリンダの現在の排気温度Ｔ(n) ［℃］が低温側に逸脱していると判定される。ΔＴｎ＜０の場合（図５、ステップ６中の▲２▼式）には、排気温度Ｔ(n) ＞平均排気温度Ｔave であり、当該シリンダの現在の排気温度Ｔ(n) ［℃］が高温側に逸脱していると判定される。
【００３２】
ステップ６において、当該シリンダの排気温度Ｔ(n) ＜平均排気温度Ｔave （すなわちΔＴｎ＞０）の場合、当該シリンダの現在の排気温度が前記下限値よりも低温側に逸脱しているので、ステップ７に進み、当該シリンダの排気温度を上昇させる。すなわち、制御手段５は、ステップ４において決定された当該シリンダの電子燃料噴射弁１の開弁期間の変化スピードであるディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇ・ＣＡ／ｓｅｃ］を用いて、図６のように開弁期間の目標値を演算し、その出力信号１１を電子燃料噴射弁に与えて当該電子燃料噴射弁１の開弁期間を変化させる。具体的には、ステップ５において制御が必要と判断されてからステップＳ９，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…のループを経て最終的に再びステップ５で制御不要と判断され制御が停止するまでの経過時間をｔc とすると、開弁期間目標値の初期値Ｄ0 に対しての開弁期間の目標値は、次式で表される。
開弁期間の目標値［ｄｅｇＣＡ］＝Ｄ0 ＋Ｄc
ここで、Ｄc ［ｄｅｇＣＡ］＝Ｒdur ［ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ］×ｔc ［ｓｅｃ］
【００３３】
また、ステップ６において、当該シリンダの排気温度Ｔ(n) ＞平均排気温度Ｔave （すなわちΔＴｎ＜０）の場合、当該シリンダの現在の排気温度が前記上限値よりも高温側に逸脱しているので、ステップ８に進み、当該シリンダの排気温度を低下させる。すなわち、制御手段５は、ステップ４において決定された当該シリンダの電子燃料噴射弁１の開弁期間の変化スピードであるディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇ・ＣＡ／ｓｅｃ］を用いて、図７のように開弁期間の目標値を演算し、その出力信号１１を電子燃料噴射弁に与えて当該電子燃料噴射弁１の開弁期間を変化させる。具体的には、ステップ５において制御が必要と判断されてからステップＳ９，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…のループを経て最終的に再びステップ５で制御不要と判断され制御が停止するまでの経過時間をｔc とすると、開弁期間目標値の初期値Ｄ0 に対しての開弁期間の目標値は、次式で表される。
開弁期間の目標値［ｄｅｇＣＡ］＝Ｄ0 −Ｄc
ここで、Ｄc ［ｄｅｇＣＡ］＝Ｒdur ［ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ］×ｔc ［ｓｅｃ］
【００３４】
このようにしてディレーションレイト制御、即ちステップ７またはステップ８で設定偏差内におさまるように燃料噴射弁の開弁期間が調整されて燃料噴射量の調整が行われた後、ステップ９において、制御手段５は、ステップ１と同様にエンジンの回転数を検知し、エンジンの回転数が例えば９５０ｒｐｍ以上であれば、制御手順をステップ２に戻し、前記ステップ２〜ステップ７，８の手順を繰り返す。これによって、設定した設定偏差を逸脱しているシリンダについては、エンジンの各負荷において設定されているディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ］で電子燃料噴射弁１の開弁期間を増加又は減少させることにより、設定偏差以内に排気温度が収まるまで制御が続けられる。ステップ９で９５０ｒｐｍ以下であれば制御動作を停止する。なお、ステップ１と９における基準回転数は同一に設定する。
【００３５】
上記の制御において、排気温度のバラツキは一般的に低負荷ほど大きく、高負荷ほど小さくなる。低負荷において高負荷と同様にバラツキを抑えようとすると、無理な制御により排気温度が発散する（収束しなくなる）可能性がある。この対策としては、負荷に適した排気温度範囲に収まるように各負荷について設定偏差やディレーションレイトを変える。ディレーションレイトも負荷により適した調整量がある。高負荷においてディレーションレイト値が大きいと制御が発散する可能性がある。低負荷においてディレーションレイト値が小さいと制御スピードが遅いことがある。
従って、一般的に設定すべき設定偏差及びディレーションレイトは、低負荷ほど大きく、中高負荷ほど小さい傾向がある。設定偏差とディレーションレイトが独立していることにより、負荷に適した制御ができるメリットがある。
【００３６】
図８は、本例によるエンジンの制御の効果を示すグラフである。
ここで、エンジン運転状態は負荷率を５０％から８０％まで変化させ、さらに負荷率５０％に戻している。設定偏差Ｔlimit ［℃］はシリンダ全体の出口排気温度平均値のプラスマイナス１０℃と設定した。ディレーションレイトＲdur ［ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ］は負荷率５０％〜８０％において０．０５［ｄｅｇＣＡ／ｓｅｃ］と設定した。
【００３７】
図８において、負荷率が６５％程度のところで偏差上限及び偏差下限において排気温度が設定された設定偏差を逸脱しているシリンダがある。通常、本制御がなければ排気温度は復帰することなく、各シリンダは排気温度アンバランスのまま運転されることとなるが、本制御の効果により図８に示すように程なく排気温度は正常範囲内に復帰している。このように、排気温度がばらつく可能性がある状況においても、本制御によれば自動的にそのバラツキを補正することができ、シリンダ間の排気温度のアンバランスによるノッキングや失火を防ぐことができる。
【００３８】
以上説明した本例のエンジンは、シリンダ径２２０ｍｍの６シリンダエンジンであったが、これらシリンダ径やシリンダ数が変わっても本発明により同様の効果を得ることができる。また、ディレーションレイトと設定偏差は、全負荷を８個に分けているが、この個数は必要に応じて増減することができる。
【００３９】
本例はガスエンジンに関するものであったが、排気温度を制御するために電子燃料噴射弁の開弁時期を調整しうるエンジンであれば、ガスエンジン以外のものにも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダの平均排気温度と排気温度の差が設定偏差から逸脱している場合に電子燃料噴射弁の開弁期間を制御するので、排気温度のバラツキを自動的に補正してノッキングや失火を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における排気温度の制御の概要を説明するための制御イメージ図である。
【図３】本発明の実施の形態において負荷率と設定偏差の間に一定の関係があることを示すためのイメージ図である。
【図４】本発明の実施の形態において負荷率とディレーションレイトの間に一定の関係があることを示すためのイメージ図である。
【図５】本発明の実施の形態における制御手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における電子燃料制御弁の開弁期間を増大させる場合の操作イメージ図である。
【図７】本発明の実施の形態における電子燃料制御弁の開弁期間を減少させる場合の操作イメージ図である。
【図８】本発明による制御を行ったエンジンの排気温度の時間変化を一例として示す図である。
【符号の説明】
１…電子燃料噴射弁、４…排気温度計測手段、５…制御手段、６…負荷率計測手段、７…回転数計測手段、８…入力手段、１０…排気温度信号、１１…制御信号、１２…負荷率信号、１３…回転数信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an invention that automatically adjusts the exhaust temperature of each cylinder by controlling an electronic fuel injection valve in an engine such as a gas engine, thereby improving the variation in the exhaust temperature between the cylinders. The present invention relates to an engine, an engine exhaust temperature control apparatus and control method capable of performing such control, and a program for causing a computer to function as the exhaust temperature control means.
[0002]
[Prior art]
In a multi-cylinder engine, the exhaust temperatures from the cylinders do not completely coincide with each other. Currently, in a commercial engine, the variation in the exhaust temperature of each cylinder is regulated to be within ± 15 ° C. on an average at 100% load. For cylinders whose exhaust temperature deviates from this range, the exhaust temperature is adjusted by manually adjusting the gas adjustment valve of the corresponding cylinder to balance each cylinder.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the gas amount adjusting valve described above is adjusted at 100% load, the exhaust temperature may vary greatly between cylinders except for 100% load, and from the initial set value even at 100% load due to secular change. In some cases, it may be necessary to manually adjust the gas amount adjustment valve by deviating. If the deviation from the initial set value due to such secular change is left unattended, the variation in the exhaust temperature between the cylinders further increases, causing misfires and knocking, which is particularly inconvenient in the operation of a cogeneration system, for example. Profit. That is, when engine misfire or knock occurs in the cogeneration system, the first step is to derate (decrease) the engine output (that is, the power generation amount of the system) as a human and equipment safety measure. This is because the engine is stopped at the step, and such derating of engine output and stoppage of operation not only cover the power expected by the system operator but also become disadvantageous in terms of economy, and in the worst case demand This is because charging due to over (power contract violation) occurs and is disadvantageous.
[0004]
For example, as described above, automatically controlling the variation in the exhaust temperature between the cylinders is an important technology for the safe and stable operation of the cogeneration system. A stable technology that can reliably achieve the above has been desired.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust temperature control technique that can prevent the occurrence of misfire or knocking by keeping the exhaust temperature of each cylinder in a predetermined range in an engine such as a gas engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The engine according to claim 1 measures a plurality of cylinders, a plurality of electronic fuel injection valves (1) that are respectively provided corresponding to the cylinders and supply fuel, and exhaust temperatures from the cylinders. The exhaust temperature measuring means (4) for outputting the exhaust gas temperature signal (10), the load factor measuring means (6) for detecting the engine load factor and outputting the load signal, and the engine load factor A deration rate indicating the set deviation and the change rate of the opening period of the electronic fuel injection valve is set. And Each exhaust temperature signal from the exhaust temperature measuring means is sampled at predetermined time intervals to calculate the average exhaust temperature of the entire cylinders And The deviation obtained by comparing the average exhaust temperature and the exhaust temperature of each cylinder is At the current load factor When the set deviation is exceeded, the target value of the opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the duration rate at the current load factor, and the output signal is given to the electronic fuel injection valve. Control means for performing control to change the valve opening period until it is determined that adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is unnecessary because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. (5)
[0007]
The exhaust temperature control apparatus according to claim 2 is an engine exhaust temperature control apparatus for supplying fuel to each cylinder by each electronic fuel injection valve (1), and measures the exhaust temperature from each cylinder, respectively. Exhaust temperature measuring means (4) for outputting the exhaust gas temperature signal (10), load factor measuring means (6) for detecting the engine load factor and outputting a load signal, and a set deviation corresponding to the engine load factor And a deration rate indicating the rate of change in the valve opening period of the electronic fuel injection valve is set. And Each exhaust temperature signal from the exhaust temperature measuring means is sampled at predetermined time intervals to calculate the average exhaust temperature of the plurality of cylinders. And The deviation obtained by comparing the average exhaust temperature and the exhaust temperature of each cylinder is At the current load factor When the set deviation is exceeded, the target value of the opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the duration rate at the current load factor, Corresponding to the target value In the control for changing the valve opening period by giving an output signal to the electronic fuel injection valve, adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is performed because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. And a control means (5) for performing until it is determined that it is unnecessary.
[0008]
The engine exhaust temperature control apparatus according to claim 3 is an engine control apparatus including a plurality of cylinders to which fuel is supplied by an electronic fuel injection valve (1) provided, respectively. A plurality of exhaust temperature measuring means (4) for measuring the temperature and outputting an exhaust gas temperature signal (10); a load factor measuring means (6) for detecting the load factor of the engine and outputting a load signal (12); And control means (5). And the control means (5) Is A deration rate (control signal 11) indicating a setting deviation corresponding to the load factor of the engine and a change rate of the valve opening period of the electronic fuel injection valve is set, and a load signal from the load factor measuring means is set. A current load factor of the engine is determined, an exhaust temperature signal from each exhaust temperature measuring means is sampled at predetermined time intervals to calculate an average exhaust temperature of the plurality of cylinders, and the average exhaust temperature and each cylinder are calculated. When the deviation obtained by comparing the exhaust temperature with the exhaust temperature exceeds the set deviation in the current load factor, the electronic fuel injection valve is opened using the duration rate at the current load factor. Calculate the target value for the period, Corresponding to the target value In the control for changing the valve opening period by giving an output signal to the electronic fuel injection valve, adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is performed because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. Repeat until it is judged unnecessary.
[0009]
The engine exhaust temperature control method according to claim 4 is an engine control method in which fuel is supplied to each cylinder by each electronic fuel injection valve (1). A delay rate (control signal 11) indicating the rate of change in the valve opening period of the electronic fuel injection valve is set in advance, the load factor of the engine is detected and a load signal is output, and the exhaust temperature of each cylinder is predetermined. Each exhaust time is measured as an exhaust temperature signal (10), and the average exhaust temperature of the entire cylinders is calculated from each exhaust temperature signal, and the average exhaust temperature is compared with the exhaust temperature of each cylinder. The obtained deviation is At the current load factor When the set deviation is exceeded, the target value of the opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the duration rate at the current load factor, Corresponding to the target value In the control for changing the valve opening period by giving an output signal to the electronic fuel injection valve, adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is performed because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. It is characterized by carrying out until it is judged that it is unnecessary.
[0010]
The program according to claim 5 includes a plurality of cylinders, an electronic fuel injection valve (1) provided for each of the cylinders and capable of controlling a valve opening period by a control signal, and an exhaust gas provided for each of the cylinders. An engine having exhaust temperature measuring means (4) for outputting the temperature as an exhaust temperature signal (10) and load factor measuring means (6) for detecting the load factor and outputting the load signal (12) is controlled. It is written in a computer and has a technical effect in cooperation with the configuration of the engine. Specifically, a setting deviation corresponding to a load factor of the engine and a duration rate indicating a change rate of the valve opening period of the electronic fuel injection valve are set, and the engine is determined by a load factor signal from the load factor measuring means. The exhaust gas temperature signal from each exhaust gas temperature measuring means is sampled every predetermined time to calculate the average exhaust gas temperature of all the cylinders, and the average exhaust gas temperature and the exhaust gas temperature of each cylinder are calculated. When the deviation obtained by comparing the current load factor exceeds the set deviation in the current load factor, the target value of the opening period of the electronic fuel injection valve using the duration rate in the current load factor And Corresponding to the target value In the control for changing the valve opening period by giving an output signal to the electronic fuel injection valve, adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is performed because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. The computer is caused to function as a control means that is performed until it is determined that it is unnecessary.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the embodiment of the present invention. The gas engine of this example has a plurality of cylinders. An electronic fuel injection valve 1 is attached to a cylinder head 2 for each cylinder. The electronic fuel injection valve 1 is connected to a fuel supply source (not shown) via a fuel gas pipe 3 and supplies gas fuel to a combustion chamber in the cylinder. An exhaust temperature measuring means 4 is attached to the cylinder head 2 for each cylinder. The exhaust temperature measuring means 4 measures the exhaust temperature near the outlet from each cylinder and outputs an exhaust temperature signal 10. In this example, a thermometer such as a pyrometer can be used as the exhaust temperature measuring means 4. In FIG. 1, one electronic fuel injection valve 1 and one exhaust temperature measuring means 4 are shown, but this corresponds to one cylinder. An electronic fuel injection valve 1 and an exhaust temperature measuring means 4 are provided for each of the cylinders.
[0012]
In the gas engine of this example, as shown in FIG. 1, an exhaust temperature control means 5 that controls the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1 in order to adjust the exhaust temperature from each cylinder within a certain range. (Control means 5). The control means 5 is connected to the exhaust temperature measuring means 4 and receives the exhaust temperature signal 10. The control means 5 is also connected to each electronic fuel injection valve 1, and gives a control signal 11 to the electronic fuel injection valve 1 so that the exhaust gas temperature falls within a predetermined range. The valve opening period can be changed.
[0013]
Specifically, information is processed in a predetermined procedure to be described later, and a computer in which a program for adjusting the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1 is written, or control similar to that of the computer is performed. The governor set so as to function as the control means 5.
[0014]
As shown in FIG. 1, the gas engine of this example includes a load factor measuring means 6 and a rotation speed measuring means 7. These are connected to the control means 5 and output a load factor signal 12 and a rotation speed signal 13 to the control means 5, respectively. That is, the control means 5 of this example uses the load factor and the rotational speed of the engine as other necessary information in order to adjust the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1 to control the exhaust gas temperature.
[0015]
The gas engine of this example is used as a prime mover for cogeneration, and drives a generator (not shown). Therefore, the engine load described above is the generated power, and the load factor means the power factor. Specifically, a signal indicating how much power is generated by the generator is sent to a generator panel (not shown), and the signal is output from the generator panel to the control means 5 as a load factor signal 12. That is, the generator or the generator panel functions as the load factor measuring means 6.
[0016]
As the rotation speed measuring means 7, a non-contact type rotation speed detection element using light provided in a rotation driving portion of the engine can be used.
[0017]
As shown in FIG. 1, the input means 8 for setting the predetermined data required for control is connected to the control means 5 of the gas engine of this example. The predetermined data necessary for the control includes the following 1) to 5).
1) Control start (end) speed [rpm]
This is the engine speed at which the control starts when the value is exceeded and ends when it falls below the value.
2) Sampling setting time [sec]
This is the time interval for sampling the exhaust gas temperature signal, and can be set within the range of 0.1 to 60 sec in this example.
3) Set load [%]
It is one or more load values set as control branch points in the control of this example, and in this example, eight values from L0 to L7 are set.
4) Duration rate Rdur [deg · CrankAngle / sec] This means the change rate of the controlled variable at each value of the set load. Here, the control amount is an amount indicating the valve opening period (unit: [degCA]) of the fuel injection valve that is directly controlled by the control means 5 in this example. In this example, the amount of change in the valve opening period per second is indicated by the crank angle. For example, if set to 0.1 deg CA, the opening degree of the fuel injection valve increases or decreases by 0.1 deg CA per second during control. To do.
5) Set deviation Tlimit [℃]
This value is set independently for each set load, and is a value that defines an allowable range of deviation between the actual exhaust temperature at the sampling timing and the average exhaust temperature of all cylinders of the gas engine.
[0018]
FIG. 2 schematically shows the control of the exhaust temperature in the engine of this example, and the control procedure or the function of the control means 5 in this example will be briefly described with reference to this figure.
The control means 5 periodically recognizes the exhaust temperature at a sampling set time (tsamp [sec]), recognizes the engine load at each recognized time, and sets the deviation Tlimit [° C.] according to this load. And the average exhaust temperature Tave [° C.] of the entire six cylinders is calculated according to the control of this example.
The upper limit value and lower limit value in FIG. 2 indicate (average exhaust temperature Tave + setting deviation Tlimit) [° C.] and (average exhaust temperature Tave−setting deviation Tlimit) [° C.], respectively. Even if a cylinder out of the six cylinders deviates from the set deviation range at a certain time as shown by the broken line in the figure, the exhaust temperature control of this cylinder keeps the exhaust temperature within the set deviation range by this example ( It is adjusted so as to fall between the upper limit value and the lower limit value.
[0019]
That is, in the control shown in FIG. 2, for example, if the sampling set time is 0.1 sec, the exhaust temperature signal taken every 0.1 sec is calculated, and if 60 sec, the exhaust temperature taken every 60 sec is calculated. The signal is calculated. In this example, 2 sec.
[0020]
The calculation by the control means 5 recognizes the cylinder outlet exhaust temperature of each cylinder for each data sample, calculates the average value of all exhaust cylinders, and calculates the average value of the entire cylinder and the cylinder outlet exhaust of each cylinder. The temperature is compared to determine whether the exhaust temperature of each cylinder is within the set deviation. Thus, the set deviation is a plus or minus (upper limit, lower limit) deviation with respect to the average value. The electronic fuel injection valve 1 is controlled for the cylinder deviating from the set deviation.
[0021]
The electronic fuel injection valve 1 is controlled using the deration rate until the exhaust temperature of the corresponding cylinder falls within the set deviation by changing the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1. As described above, the set deviation and the duration rate can be set to different values for each set load.
[0022]
FIG. 3 shows an example of the relationship between the set load (load factor, horizontal axis) and the deration rate Rdur [deg. Crank Angle / sec] (vertical axis). Although any number of set loads from L0 to Ln can be set, in this example, n = 7 and a total of 8 set loads can be set. For example, L0 is set to 0%, L1 is set to 25%, and the like. Further, as shown in FIG. 3, the set deviation between the points (L0, L1,...) Of the set load is set so as to connect the points linearly.
[0023]
FIG. 4 shows an example of the relationship between the set load (load factor, horizontal axis) and the set deviation Tlimit [° C.] (vertical axis). Regarding the set deviation, an arbitrary number of set loads from L0 to Ln can be set, but in this example, as described above, n = 7 and a total of 8 set loads can be set. Note that the setting load at this time can be set independently of the setting load of the duration rate. As shown in FIG. 4, the set deviation between the points (L0, L1,...) Of the set load is set so as to connect the points linearly.
[0024]
Further, if the set deviation is set to 10 ° C., for example, the allowable range is within ± 10 ° C. with respect to the average outlet exhaust temperature of the entire cylinder, and the difference between the actual exhaust temperature and the average exhaust temperature is within this range. Control is not performed, and control is performed if it deviates from this range.
[0025]
FIG. 5 is a flowchart showing the exhaust temperature control procedure by the control program written in the control means 5 of this example. In the figure, S1 to S9 correspond to Step 1 to Step 9. The control procedure performed by the control unit 5 and the program written in the control unit or the control function of the control unit 5 realized by the cooperation of both will be described with reference to this figure.
[0026]
As shown in FIG. 5, when the operation of the control means 5 is started after the engine is started, in step 1, the control means 5 inputs the rotational speed signal 13 output from the rotational speed measuring means 7 to input the rotational speed of the engine. Detect. Here, if the rotational speed of the engine is, for example, 950 rpm or more, the control operation is performed, and the control procedure is advanced to step 2. If it is less than 950 rpm, step 1 is repeated at appropriate intervals without performing the control operation. It should be noted that the engine speed to be controlled can be arbitrarily set from the input means.
[0027]
In step 2, the control means 5 starts sampling the exhaust temperature. That is, the control means 5 inputs the exhaust temperature signal 10 output from the exhaust temperature measuring means 4 every preset sampling set time tsamp [sec], and detects the exhaust temperature of each cylinder.
[0028]
In step 3, the control means 5 instantaneously calculates the average exhaust temperature Tave [° C.] of all the cylinders from the exhaust temperature of each cylinder input every sampling set time tsamp [sec].
[0029]
In step 4, the control unit 5 determines the engine load factor from the load factor signal 12 output from the load factor measuring unit 6. From this load factor, a set deviation Tlimit [° C.] for determining whether to control the electronic fuel injection valve 1 based on FIG. 4 is calculated, and the control of the electronic fuel injection valve 1 based on FIG. When it is determined that the relation rate Rdur [degCA / sec] to be used is calculated. Further, the control means 5 compares the average exhaust temperature Tave [° C.] calculated in step 3 with the exhaust temperature T (n) [° C.] of each cylinder (maximum 18 cylinders and minimum 6 cylinders), The deviation ΔTn [° C.] is calculated.
[0030]
In step 5, the control means 5 determines the magnitude of the absolute value | ΔTn | of the deviation ΔTn [° C.] in each cylinder and the set deviation Tlimit [° C.] in the load factor, and electronic fuel injection in each cylinder. It is determined whether or not to control the valve 1.
If | ΔTn |> Tlimit, the exhaust temperature deviation ΔTn [° C.] of the cylinder exceeds the set deviation Tlimit [° C.], so control is required, and the process proceeds to the next step 6 (FIG. 5, In step 5, formula (1)). When | ΔTn | ≦ Tlimit, the exhaust temperature deviation ΔTn [° C.] of the cylinder is within the range of the set deviation Tlimit [° C.], and adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve 1 of that cylinder is unnecessary. Yes, control returns to step 2 and repeats the same procedure (FIG. 5, step 5, equation (2)).
[0031]
In step 6, the control means 5 checks the sign of the exhaust temperature deviation ΔTn [° C.] to determine whether the current exhaust temperature T (n) [° C.] of the cylinder has deviated from the high temperature side or the low temperature side. To do. That is, if ΔTn> 0 (FIG. 5, equation (1) in step 6), exhaust temperature T (n) <average exhaust temperature Tave, and the current exhaust temperature T (n) [° C. of the cylinder concerned. ] Deviates to the low temperature side. In the case of ΔTn <0 (FIG. 5, equation (2) in Step 6), exhaust temperature T (n)> average exhaust temperature Tave, and the current exhaust temperature T (n) [° C.] of the cylinder is It is determined that the temperature has deviated to the high temperature side.
[0032]
In step 6, if the exhaust temperature T (n) of the cylinder <average exhaust temperature Tave (that is, ΔTn> 0), the current exhaust temperature of the cylinder deviates from the lower limit value to the lower temperature side. Proceed to 7, and the exhaust temperature of the cylinder is increased. That is, the control means 5 uses the deration rate Rdur [deg · CA / sec], which is the change speed of the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1 of the cylinder determined in step 4, as shown in FIG. The target value of the valve opening period is calculated, and the output signal 11 is given to the electronic fuel injection valve to change the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1. Specifically, the elapsed time from when it is determined that control is required in step 5 until the control is finally determined again in step 5 through the loop of steps S9, S2, S3, S4. Assuming tc, the target value of the valve opening period with respect to the initial value D0 of the valve opening period target value is expressed by the following equation.
Target value of valve opening period [degCA] = D0 + Dc
Here, Dc [degCA] = Rdur [degCA / sec] × tc [sec]
[0033]
In step 6, if the exhaust temperature T (n) of the cylinder> average exhaust temperature Tave (that is, ΔTn <0), the current exhaust temperature of the cylinder deviates from the upper limit to the higher temperature side. In step 8, the exhaust temperature of the cylinder is lowered. That is, the control means 5 uses the deration rate Rdur [deg · CA / sec], which is the change speed of the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1 of the cylinder determined in step 4, as shown in FIG. The target value of the valve opening period is calculated, and the output signal 11 is given to the electronic fuel injection valve to change the valve opening period of the electronic fuel injection valve 1. Specifically, the elapsed time from when it is determined that control is required in step 5 until the control is finally determined again in step 5 through the loop of steps S9, S2, S3, S4. Assuming tc, the target value of the valve opening period with respect to the initial value D0 of the valve opening period target value is expressed by the following equation.
Target value of opening period [degCA] = D0−Dc
Here, Dc [degCA] = Rdur [degCA / sec] × tc [sec]
[0034]
In this way, after the delay rate control, that is, the fuel injection amount is adjusted by adjusting the opening period of the fuel injection valve so as to fall within the set deviation in step 7 or step 8, the control is performed in step 9 The means 5 detects the rotational speed of the engine in the same manner as in Step 1, and if the rotational speed of the engine is, for example, 950 rpm or more, the control procedure is returned to Step 2, and the procedures of Steps 2 to 7 and 8 are repeated. As a result, for cylinders that deviate from the set deviation, the opening period of the electronic fuel injection valve 1 is increased or decreased at a deration rate Rdur [degCA / sec] set at each load of the engine. Thus, the control is continued until the exhaust gas temperature falls within the set deviation. If it is 950 rpm or less in step 9, the control operation is stopped. Note that the reference rotational speeds in steps 1 and 9 are set to be the same.
[0035]
In the above control, the variation in the exhaust temperature is generally larger as the load is lower and decreases as the load is higher. If it is attempted to suppress the variation at a low load as in the case of a high load, the exhaust temperature may diverge (cannot converge) due to unreasonable control. As a countermeasure, the set deviation and the deration rate are changed for each load so as to be within the exhaust temperature range suitable for the load. The deration rate also has an adjustment amount that is more suitable for the load. If the duration rate value is large at high load, control may diverge. If the duration rate value is small at low load, the control speed may be slow.
Accordingly, the set deviation and the duration rate to be generally set tend to be larger as the load is lower and smaller as the load is medium and high. Since the setting deviation and the duration rate are independent, there is an advantage that control suitable for the load can be performed.
[0036]
FIG. 8 is a graph showing the effect of engine control according to this example.
Here, in the engine operating state, the load factor is changed from 50% to 80%, and further returned to 50%. The set deviation Tlimit [° C.] was set to plus or minus 10 ° C. of the average outlet exhaust temperature of the entire cylinder. The delation rate Rdur [degCA / sec] was set to 0.05 [degCA / sec] at a load factor of 50% to 80%.
[0037]
In FIG. 8, there is a cylinder that deviates from the set deviation in which the exhaust gas temperature is set at the deviation upper limit and the deviation lower limit when the load factor is about 65%. Normally, without this control, the exhaust temperature does not return and each cylinder is operated with the exhaust temperature unbalanced. However, due to the effect of this control, the exhaust temperature is within the normal range as shown in FIG. Has returned to. In this way, even in a situation where the exhaust temperature may vary, this control can automatically correct the variation and prevent knocking and misfire due to an unbalance of the exhaust temperature between the cylinders. .
[0038]
The engine of the present example described above is a six-cylinder engine having a cylinder diameter of 220 mm, but the same effect can be obtained by the present invention even if the cylinder diameter and the number of cylinders are changed. Moreover, although the duration rate and the set deviation are divided into 8 loads, the number can be increased or decreased as necessary.
[0039]
Although this example relates to a gas engine, the present invention can be applied to other engines as long as the opening timing of the electronic fuel injection valve can be adjusted in order to control the exhaust temperature.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the difference between the average exhaust temperature of the cylinder and the exhaust temperature deviates from the set deviation, the valve opening period of the electronic fuel injection valve is controlled. Knocking and misfire can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control image diagram for explaining an outline of control of exhaust temperature in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an image diagram for illustrating that there is a certain relationship between a load factor and a set deviation in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an image diagram for illustrating that there is a certain relationship between the load factor and the duration rate in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation image diagram in the case of increasing the valve opening period of the electronic fuel control valve in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an operation image diagram in the case of reducing the valve opening period of the electronic fuel control valve in the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing, as an example, a temporal change in the exhaust temperature of an engine that is controlled according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic fuel injection valve, 4 ... Exhaust temperature measuring means, 5 ... Control means, 6 ... Load factor measuring means, 7 ... Rotational speed measuring means, 8 ... Input means, 10 ... Exhaust temperature signal, 11 ... Control signal, 12 ... Load factor signal, 13 ... Rotation speed signal.

Claims

複数のシリンダと、前記各シリンダに対応してそれぞれ設けられ燃料を当該シリンダに供給する複数の電子燃料噴射弁と、前記各シリンダからの排気温度をそれぞれ計測してその排気温度信号を出力する排気温度計測手段と、エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力する負荷率計測手段と、
エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定され、前記排気温度計測手段からの各排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして前記複数のシリンダ全体の平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダそれぞれの前記排気温度とを比較して得た偏差が現在の負荷率における設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段とを有するエンジン。A plurality of cylinders, a plurality of electronic fuel injection valves respectively provided corresponding to the cylinders for supplying fuel to the cylinders, and an exhaust gas for measuring exhaust temperatures from the cylinders and outputting exhaust temperature signals thereof Temperature measurement means; load factor measurement means for detecting a load factor of the engine and outputting a load signal;
Dilation rate indicating a rate of change of setting deviation corresponding to the load factor of the engine and the opening period of the electronic fuel injection valve is set to sample the exhaust temperature signal from the exhaust temperature measuring means at predetermined time intervals Calculating the average exhaust temperature of the entire plurality of cylinders , and when the deviation obtained by comparing the average exhaust temperature and the exhaust temperature of each cylinder exceeds the set deviation in the current load factor , The target value of the valve opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the duration rate at the current load factor, and an output signal corresponding to the target value is given to the electronic fuel injection valve to change the valve opening period. It is determined that adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is unnecessary because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. Engine and a control means for performing until the.

各電子燃料噴射弁によって燃料をそれぞれのシリンダに供給するエンジンの排気温度制御装置において、
前記各シリンダからの排気温度を計測してそれぞれの排気温度信号を出力する排気温度計測手段と、
エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力する負荷率計測手段と、
エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定され、前記排気温度計測手段からの各排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして複数の前記シリンダ全体の平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が現在の負荷率における設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段と、
を有するエンジンの排気温度制御装置。In an engine exhaust temperature control device that supplies fuel to each cylinder by each electronic fuel injection valve,
Exhaust temperature measuring means for measuring the exhaust temperature from each cylinder and outputting respective exhaust temperature signals;
Load factor measuring means for detecting the load factor of the engine and outputting a load signal;
Dilation rate indicating a rate of change of setting deviation corresponding to the load factor of the engine and the opening period of the electronic fuel injection valve is set to sample the exhaust temperature signal from the exhaust temperature measuring means at predetermined time intervals Calculating the average exhaust temperature of the entire plurality of cylinders , and the deviation obtained by comparing the average exhaust temperature and the exhaust temperature of each cylinder exceeds the set deviation in the current load factor , The target value of the valve opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the deration rate at the load factor of the load, and an output signal corresponding to the target value is given to the electronic fuel injection valve to change the valve opening period. Control until it is determined that adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve of the cylinder is unnecessary because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. And the cormorant control means,
An exhaust temperature control device for an engine having

それぞれ設けられた電子燃料噴射弁によって燃料が供給される複数のシリンダを備えたエンジンの制御装置において、
前記各シリンダからの排気温度を計測して排気温度信号を出力する複数の排気温度計測手段と、
前記エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力する負荷率計測手段と、
前記エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定されるとともに、前記負荷率計測手段からの負荷信号により前記エンジンの現在の負荷率を判断し、前記各排気温度計測手段からの排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして複数の前記シリンダ全体の平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が前記現在の負荷率における前記設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段と、
を有するエンジンの排気温度制御装置。In an engine control device including a plurality of cylinders to which fuel is supplied by electronic fuel injection valves provided respectively,
A plurality of exhaust temperature measuring means for measuring an exhaust temperature from each cylinder and outputting an exhaust temperature signal;
Load factor measuring means for detecting a load factor of the engine and outputting a load signal;
A setting deviation corresponding to the load factor of the engine and a duration rate indicating a change rate of the valve opening period of the electronic fuel injection valve are set, and a current load of the engine is determined by a load signal from the load factor measuring means. The exhaust gas temperature signal from each exhaust gas temperature measuring means is sampled every predetermined time to calculate the average exhaust gas temperature of the plurality of cylinders, and the average exhaust gas temperature and the exhaust gas temperature of each cylinder are calculated. When the deviation obtained by comparison exceeds the set deviation at the current load factor, the target value for the valve opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the duration rate at the current load factor. and, a control for changing the valve opening period provides an output signal corresponding to the target value to the electronic fuel injection valve, the range wherein the deviation of the cylinder of the set deviation And control means for performing until the adjustment of the fuel injection period is determined to be unnecessary in the electronic fuel injection valve of the cylinder to be in,
An exhaust temperature control device for an engine having

各電子燃料噴射弁によってそれぞれのシリンダに燃料が供給されるエンジンの制御方法において、
エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトを予め設定しておき、
エンジンの負荷率を検出して負荷信号を出力し、
前記各シリンダの排気温度を所定時間ごとにそれぞれ排気温度信号として計測し、前記各排気温度信号から前記複数のシリンダ全体の平均排気温度を演算するとともに、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が現在の負荷率における設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行うことを特徴とするエンジンの排気温度制御方法。In an engine control method in which fuel is supplied to each cylinder by each electronic fuel injection valve,
A preset rate corresponding to the load factor of the engine and a duration rate indicating a change rate of the valve opening period of the electronic fuel injection valve are set in advance,
Detect engine load factor and output load signal,
The exhaust temperature of each cylinder is measured as an exhaust temperature signal for each predetermined time, and the average exhaust temperature of the entire plurality of cylinders is calculated from each exhaust temperature signal, and the average exhaust temperature and the exhaust temperature of each cylinder are calculated. When the deviation obtained by comparing with the current load factor exceeds the set deviation at the current load factor, the target value for the opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the deration rate at the current load factor. The control for changing the valve opening period by applying an output signal corresponding to the target value to the electronic fuel injection valve is performed because the deviation of the cylinder is within the set deviation range. An exhaust temperature control method for an engine, characterized in that it is performed until it is determined that adjustment of the fuel injection period in the valve is unnecessary.

複数のシリンダと、前記各シリンダごとに設けられて制御信号により開弁期間を制御できる電子燃料噴射弁と、前記各シリンダごとに設けられて排気温度を排気温度信号として出力する排気温度計測手段と、負荷率を検出して負荷信号を出力する負荷率計測手段とを有するエンジンを制御対象とするコンピュータを、
前記エンジンの負荷率に対応した設定偏差及び前記電子燃料噴射弁の開弁期間の変化速度を示すディレーションレイトが設定され、前記負荷率計測手段からの負荷信号により前記エンジンの現在の負荷率を判断し、前記各排気温度計測手段からの排気温度信号を所定時間ごとにサンプリングして前記全シリンダの平均排気温度を演算し、該平均排気温度と各シリンダの前記排気温度とを比較して得た偏差が前記現在の負荷率における前記設定偏差を越えていた場合に、前記現在の負荷率における前記ディレーションレイトを用いて前記電子燃料噴射弁の開弁期間の目標値を演算し、当該目標値に対応する出力信号を前記電子燃料噴射弁に与えて開弁期間を変化させる制御を、当該シリンダの前記偏差が前記設定偏差の範囲内にあるために当該シリンダの電子燃料噴射弁における燃料噴射期間の調整が不要であると判断されるまで行う制御手段として機能させるためのプログラム。A plurality of cylinders, an electronic fuel injection valve provided for each cylinder and capable of controlling a valve opening period by a control signal, an exhaust temperature measuring means provided for each cylinder and outputting an exhaust temperature as an exhaust temperature signal; A computer that controls an engine having a load factor measuring means for detecting a load factor and outputting a load signal,
A setting deviation corresponding to a load factor of the engine and a derating rate indicating a change speed of the valve opening period of the electronic fuel injection valve are set, and a current load factor of the engine is determined by a load signal from the load factor measuring means. The exhaust temperature signal from each exhaust temperature measuring means is sampled every predetermined time to calculate the average exhaust temperature of all cylinders, and the average exhaust temperature is compared with the exhaust temperature of each cylinder. When the deviation exceeds the set deviation in the current load factor, the target value of the opening period of the electronic fuel injection valve is calculated using the deration rate in the current load factor, and the target the output signal corresponding to the value of the control for changing the valve opening period given to the electronic fuel injection valve, for the deviation of the cylinder is within the range of the setting deviation Program for functioning as a control means for performing until the adjustment of the fuel injection period in the electronic fuel injection valve Linda is determined to be unnecessary.