JP7457663B2 - エンジン制御装置、エンジン制御方法およびプログラム - Google Patents
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Description
以下、本開示の第1実施形態に係るガスエンジン制御装置(エンジン制御装置)、ガスエンジン制御方法(エンジン制御方法)およびプログラムについて、図1~図4を参照して説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
図1は、本開示の少なくとも一実施形態に係るエンジン1の概略構成図である。エンジン1は、燃料として燃料ガスを使用するガスエンジンであり、例えば、発電プラント等において発電を行うための発電機(不図示)に対して動力を出力する発電用エンジンである。また、図1に示すエンジン1は、 燃料ガスを吸気(空気)と混合することで生成した混合気を燃焼することにより動力を出力可能なガスエンジンである。エンジン1は、燃焼室8より上流側においてガス流量調整弁18から供給される燃料ガスと、外部から取り込まれる吸気とを予混合することで混合気を生成し、所定の長さを有する吸気配管18を介して混合気を燃焼室8に吸気する、いわゆる予混合方式の内燃機関である。
12sを介してコンプレッサ12cを高速で駆動し、新気の圧縮および過給を継続させる。また、排気バイパス通路25に設けられた排気バイパス弁26の弁開度を調節することで、タービン12tに流れる排ガス流量を調整して、コンプレッサ12cにおける空気圧縮量を調整する。したがって、排気バイパス弁26の開度を制御することで、吸気ポート5に供給される混合気の流量を調節することができる。
ガスエンジン制御装置100は、内部にコンピュータと、そのコンピュータの周辺回路や周辺装置とを備え、コンピュータ、周辺回路や周辺装置等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、図2に示す排温補正制御部110と、空燃比制御部120とを備える。また、排温補正制御部110は、排温計算値算出部111と、排温平均処理部112と、加算器113と、体積効率劣化度算出部114と、劣化度保持判定部115と、インマニ圧目標補正値算出部116とを含む。また、空燃比制御部120は、加算器121と、MAPフィードバック制御部122と、補正空燃比目標値算出部123と、混合気流量目標値演算部124と、混合気流量演算部125と、加算器126と、弁開度指令値算出部127とを含む。ここで、図2は、本開示の第1実施形態に係るガスエンジン制御装置100の構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態に係るガスエンジン制御装置100は、燃焼制御と空燃比制御の両方を行うことができるが、図2では空燃比制御に係る機能的構成のみを示している。
図2に示すガスエンジン制御装置100による動作例について図3を参照して説明する。図3は、本開示の第1実施形態に係るガスエンジン制御装置の動作例を示すフローチャートである。図3に示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
本実施形態によれば、体積効率の低下を排温センサ取得値と計算値の偏差から検出することができる。また、本実施形態によれば、劣化前の排気温度を目標値(基準値)としてフィードバック制御を行い、供給空気量の補正制御を行うことができる。また、体積効率低下時において、空気量を増加させる動作を行うことで空燃比λリーンに空燃比制御を行い、NOxの排出を抑制することができる。また、本実施形態によれば、体積効率が劣化して排温が上昇した場合にインマニ圧目標値を補正するので、排温の監視により劣化検知、劣化補正が可能となる。
図4は、本開示の第1実施形態に係るガスエンジン制御装置の動作例のシミュレーション結果を示す特性図である。横軸は体積効率劣化度、縦軸は空燃比λである。シミュレーション結果によれば、本実施形態による排温補正制御が無い場合、体積効率の劣化に対して、空燃比λがリッチになってしまっていたが、本実施形態による排温補正制御を組み込むことで、空燃比λをリーンに補正することができることが確認された。すなわち、このシミュレーション結果から、本実施形態によるNOx排出抑制効果を確認することができた。
次に、本開示の第2実施形態に係るガスエンジン制御装置(エンジン制御装置)、ガスエンジン制御方法(エンジン制御方法)およびプログラムについて、図5~図7を参照して説明する。図5は、本開示の第2実施形態に係るガスエンジン制御装置の構成例を示すブロック図である。図6は、本開示の第2実施形態に係るガスエンジン制御装置の動作例を示すフローチャートである。図7は、本開示の第2実施形態に係るガスエンジン制御装置の動作例のシミュレーション結果を示す特性図である。
次に、本開示の第3実施形態に係るガスエンジン制御装置(エンジン制御装置)、ガスエンジン制御方法(エンジン制御方法)およびプログラムについて、図8~図10を参照して説明する。図8は、本開示の第3実施形態に係るガスエンジン制御装置の構成例を示すブロック図である。図9は、本開示の第3実施形態に係るガスエンジン制御装置の動作例を示すフローチャートである。図10は、本開示の第3実施形態に係るガスエンジン制御装置の動作例のシミュレーション結果を示す特性図である。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
図11は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ90は、プロセッサ91、メインメモリ92、ストレージ93、および、インタフェース94を備える。
上述のガスエンジン制御装置100、100aおよび100bは、コンピュータ90に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ93に記憶されている。プロセッサ91は、プログラムをストレージ93から読み出してメインメモリ92に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ91は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ92に確保する。
各実施形態に記載のガスエンジン制御装置100、100aおよび100bは、例えば以下のように把握される。
Claims (8)
- エンジンの混合気の流量を調整する弁の開度を制御する際に、排気温度の基準値と現在値との偏差である排温偏差に基づいて前記開度を補正するエンジン制御装置であって、
前記排温偏差と前記エンジンの負荷とに基づいて体積効率劣化度を算出する体積効率劣化度算出部を備え、
前記体積効率劣化度に基づいて前記開度を補正する、
エンジン制御装置。 - 前記混合気の空燃比を所定値に制御するために前記弁の開度を制御する
請求項1に記載のエンジン制御装置。 - 前記負荷が変動しているか否かを判定し、変動時に前記体積効率劣化度を変動前の値に保持する劣化度保持判定部を
さらに備える請求項1または2に記載のエンジン制御装置。 - 前記体積効率劣化度に基づいて前記エンジンのインテークマニホルドの圧力(以下、インマニ圧という。)の目標値の補正値であるインマニ圧目標補正値を算出するインマニ圧目標補正値算出部と、
前記インマニ圧の目標値を前記インマニ圧目標補正値で補正した値と、前記インマニ圧の現在値との偏差であるインマニ圧偏差に基づくフィードバック制御の操作量として、前記混合気の空燃比の目標値の補正値である空燃比目標補正値を演算するインマニ圧フィードバック制御部と、
前記空燃比目標補正値で前記空燃比の目標値を補正した値に基づいて混合気流量目標値を演算する混合気流量目標値演算部と、
前記混合気流量目標値と、前記混合気の流量の現在値との偏差に基づいて前記弁の開度指令値を算出する弁開度指令値算出部と
を備える請求項1から3のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。 - 前記混合気の流量の現在値が、前記体積効率劣化度に基づいて補正された値である
請求項4に記載のエンジン制御装置。 - 混合気流量目標値を演算する混合気流量目標値演算部と、
前記混合気流量目標値と、前記混合気の流量の現在値を前記体積効率劣化度に基づいて補正した値との偏差に基づいて前記弁の開度指令値を算出する弁開度指令値算出部と
を備える請求項1から3のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。 - エンジンの混合気の流量を調整する弁の開度を制御する際に、排気温度の基準値と現在値との偏差である排温偏差に基づいて前記開度を補正するステップを含むエンジン制御方法であって、
前記排温偏差と前記エンジンの負荷とに基づいて体積効率劣化度を算出するステップをさらに含み、
前記開度を補正するステップにおいて、前記体積効率劣化度に基づいて前記開度を補正する、
エンジン制御方法。 - エンジンの混合気の流量を調整する弁の開度を制御する際に、排気温度の基準値と現在値との偏差である排温偏差に基づいて前記開度を補正するステップをコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記排温偏差と前記エンジンの負荷とに基づいて体積効率劣化度を算出するステップをさらに実行させ、
前記開度を補正するステップにおいて、前記体積効率劣化度に基づいて前記開度を補正する、
プログラム。
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