Engine

阅读:735发布:2024-02-10

专利汇可以提供Engine专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine capable of suppressing NOx emission and achieving a stable combustion state to suppress emission of CO and THC, by adjusting a mixed state of fuel gas in air fuel mixture formed on an intake passage in accordance with an operating state of the engine.
SOLUTION: This engine is provided with a mixed state switching means 21 capable of switching a mixing promoting state in which mixing of fuel gas G on the intake passage 8 is promoted and a mixing suppressing state in which the mixing of the fuel gas G on the intake passage 8 is suppressed; and a mixed state control means 22 for controlling the mixed state switching means 21 based on an equivalent ratio, such that the mixed state switching means 21 is in the mixing promoting state in a lean combustion region where air fuel mixture at a low equivalent ratio is ignited by an ignition plug 2 and burnt in a combustion chamber 1, and is in the mixing suppressing state in a rich combustion region where air fuel mixture at a high equivalent ratio is ignited by the ignition plug 2 and burnt in the combustion chamber 1.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI,下面是Engine专利的具体信息内容。

  • 上部に点火プラグを有する燃焼室と、前記燃焼室に吸気される混合気が流通する吸気路と、前記吸気路に燃料ガスを所定の供給圧で供給して混合気を形成する混合部とを備えたエンジンであって、
    前記吸気路において前記燃料ガスの混合を促進する混合促進状態と、前記吸気路において前記燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段と、
    前記燃焼室において低当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリーン燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合促進状態とし、前記燃焼室において高当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合抑制状態とする形態で、前記混合状態切換手段を当量比に基づいて制御する混合状態制御手段を備えたエンジン。
  • 前記燃焼室から排出される排ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度検出手段と、
    前記NOx濃度検出手段で検出されるNOx濃度が許容範囲内となるように前記点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備えた請求項1に記載のエンジン。
  • 前記吸気路の基端側に絞り弁を備え、
    前記混合状態切換手段が、前記絞り弁の開度を小さい側に設定して前記混合促進状態とし、前記絞り弁の開度を大きい側に設定して前記混合抑制状態とする請求項1又は2に記載のエンジン。
  • 前記吸気路において前記絞り弁の下流側の圧力である吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
    前記混合状態制御手段が、前記吸気圧力検出手段で検出される吸気圧力の変動状態に基づいて前記絞り弁の開度を設定する請求項3に記載のエンジン。
  • 前記吸気路における前記混合部の位置を変更可能な混合部位置変更手段を備え、
    前記混合状態切換手段が、前記混合部位置変更手段により前記混合部の位置を前記燃焼室に対して遠い側に設定して前記混合促進状態とし、前記混合部位置変更手段におり前記混合部の位置を前記燃焼室に対して近い側に設定して前記混合抑制状態とする請求項1又は2に記載のエンジン。
  • 说明书全文

    本発明は、上部に点火プラグを有する燃焼室と、前記燃焼室に吸気される混合気が流通する吸気路と、前記吸気路に燃料ガスを所定の供給圧で供給して混合気を形成する混合部とを備えたエンジンに関する。

    燃料として気体の燃料ガスを用いたエンジンにおいて、吸気路において脈動している空気に対して、混合部から所定の供給圧で燃料ガスを供給することにより、吸気路に、高当量比の濃混合気と、低当量比の淡混合気とからなる濃淡分布が形成される。

    即ち、吸気路において空気の流れが停止している時期、即ち吸気行程以外の時期に、混合部から吸気路に燃料ガスが供給されると、空気に対する燃料ガスの供給量が多くなることから上記濃混合気が形成され、一方、吸気路において空気が流れている時期、即ち吸気行程の時期に、混合部から吸気路に燃料ガスが供給されると、空気に対する燃料ガスの供給量が少なくなることから上記淡混合気が形成される。 結果、吸気路には、燃焼室における1サイクルあたりの吸気容積に相当する間隔で、上記濃混合気と上記淡混合気とからなる濃淡分布が出現する状態となる(例えば、特許文献1を参照。)。

    特開2004−293300号公報

    上記のように吸気路に濃淡分布を有する混合気が形成される場合において、その混合気が燃焼室に吸気されたときの燃料ガスの混合状態が適切なものでない場合には、燃焼室における混合気の燃焼速度が速すぎてNOx(窒素酸化物)が排出されたり、逆に、燃焼室における混合気の燃焼速度が遅すぎて、CO(一酸化炭素)及びTHC(未燃炭化素)が排出される場合がある。
    本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気路に形成される混合気における燃料ガスの混合状態をエンジンの運転状態に合わせて調整することで、NOxの排出を抑制すると共に安定した燃焼状態を実現してCO及びTHCの排出を抑制できるエンジンを提供する点にある。

    上記目的を達成するための本発明に係るエンジンは、上部に点火プラグを有する燃焼室と、前記燃焼室に吸気される混合気が流通する吸気路と、前記吸気路に燃料ガスを所定の供給圧で供給して混合気を形成する混合部とを備えたエンジンであって、その第1特徴構成は、前記吸気路において前記燃料ガスの混合を促進する混合促進状態と、前記吸気路において前記燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段と、
    前記燃焼室において低当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリーン燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合促進状態とし、前記燃焼室において高当量比の混合気を前記点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域において、前記混合状態切換手段を前記混合抑制状態とする形態で、前記混合状態切換手段を当量比に基づいて制御する混合状態制御手段を備えた点にある。

    上記第1特徴構成によれば、上記混合状態制御手段により、燃焼室において例えば0.67未満の低当量比(高空気比)の混合気を点火プラグにより点火して燃焼させるリーン燃焼領域においては、上記混合状態切換手段を混合促進状態として、燃料ガスの混合が促進された混合気を燃焼室に吸気して燃焼させることで、燃料ガスが過剰に希薄となる淡部が形成されることを回避して、その淡部に起因する燃焼速度の過剰低下を抑制することができるので、燃焼室において低当量比の混合気を比較的安定して燃焼させて、CO及びTHCの排出を抑制することができる。
    一方、上記混合状態制御手段により、燃焼室において例えば0.67以上の高当量比(低空気比)の混合気を点火プラグにより点火して燃焼させるリッチ燃焼領域においては、上記混合状態切換手段を混合抑制状態として、燃料ガスの混合が抑制された混合気を燃焼室に吸気して燃焼させることで、燃料ガスが希薄となる淡部を形成して、その淡部に起因して燃焼速度を適切に低下させることができるので、燃焼室において高当量比の混合気を比較的緩慢に燃焼させて、NOxの排出を抑制することができる。
    従って、本発明により、吸気路に形成される混合気における燃料ガスの混合状態をエンジンの運転状態として当量比に合わせて調整することで、NOxの排出を抑制すると共に安定した燃焼状態を実現してCO及びTHCの排出を抑制できるエンジンを実現することができる。

    本発明に係るエンジンの第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、前記燃焼室から排出される排ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度検出手段と、
    前記NOx濃度検出手段で検出されるNOx濃度が許容範囲内となるように前記点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段とを備えた点にある。

    上記第2特徴構成によれば、上記NOx濃度検出手段により、燃焼室から排出される排ガス中のNOx濃度を直接的に又は排ガス温度などにより間接的に検出することができ、更に、上記点火時期制御手段により、その排ガス中のNOx濃度が許容範囲内となるように燃焼室における点火時期を制御することで、NOxの排出を抑制しながら、点火時期を適正な時期として熱効率の向上を図ることができる。
    また、このように点火時期を制御すれば、リーン燃焼領域においては、混合状態切換手段が混合促進状態とされることから、混合気の燃焼速度が比較的早くなることから、熱効率の低下を抑制しながら、点火時期を比較的遅側に設定してNOxの排出を抑制することができる。 一方、リッチ燃焼領域においては、混合状態切換手段が混合抑制状態とされることから、混合気の燃焼速度が比較的遅くなることから、NOxの排出を抑制しながら、点火時期を比較的進角側に設定して熱効率の向上を図ることができる。

    本発明に係るエンジンの第3特徴構成は、上記第1乃至第2特徴構成の何れかに加えて、前記吸気路の基端側に絞り弁を備え、
    前記混合状態切換手段が、前記絞り弁の開度を小さい側に設定して前記混合促進状態とし、前記絞り弁の開度を大きい側に設定して前記混合抑制状態とする点にある。

    上記第3特徴構成によれば、上記混合状態切換手段により、上記絞り弁の開度を小さい側に設定すれば、吸気路において空気の脈動を減衰させることができるので、その脈動が減衰され比較的安定して流れる空気に対して、混合部から所定の供給圧で燃料ガスを供給することにより、吸気路に脈動に起因する濃淡分布を形成せずに、吸気路において燃料ガスの混合を促進する混合促進状態とすることができる。
    一方、上記混合状態切換手段により、上記絞り弁の開度を大きい側に設定すれば、吸気路において空気の脈動を減衰することなく適切に発生させることができるので、その脈動している空気に対して、混合部から所定の供給圧で燃料ガスを供給することにより、吸気路に高当量比の濃混合気と低当量比の淡混合気とからなる濃淡分布を形成して、吸気路において燃料ガスの混合を抑制する混合抑制状態とすることができる。

    本発明に係るエンジンの第4特徴構成は、上記第3特徴構成に加えて、前記吸気路において前記絞り弁の下流側の圧である吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段を備え、
    前記混合状態制御手段が、前記吸気圧力検出手段で検出される吸気圧力の変動状態に基づいて前記絞り弁の開度を設定する点にある。

    上記第4特徴構成によれば、上記吸気圧力検出手段により、吸気路における絞り弁の下流側の吸気圧力を検出し、上記混合状態制御手段により、上記吸気圧力の変動状態を、吸気路における空気の脈動状態として認識することができる、従って、上記混合状態制御手段により、上記吸気圧力の変動状態に基づいて絞り弁の開度を設定することで、吸気路における脈動状態を十分に減衰し得る程度に上記絞り弁の開度を小さい側に設定したり、吸気路における脈動状態を十分に発生し得る程度に上記絞り弁の開度を大きい側に設定することができる。

    本発明に係るエンジンの第5特徴構成は、上記第1乃至第2特徴構成の何れかに加えて、前記吸気路における前記混合部の位置を変更可能な混合部位置変更手段を備え、
    前記混合状態切換手段が、前記混合部位置変更手段により前記混合部の位置を前記燃焼室に対して遠い側に設定して前記混合促進状態とし、前記混合部位置変更手段におり前記混合部の位置を前記燃焼室に対して近い側に設定して前記混合抑制状態とする点にある。

    上記第5特徴構成によれば、上記混合状態切換手段により、上記混合部の位置を燃焼室に対して遠い側に設定すれば、混合部で形成された混合気が燃焼室に吸気されるまでの時間を比較的長くすることができるので、その燃料ガスの混合を促進した混合促進状態の混合気を燃焼室に吸気することができる。 一方、上記混合状態切換手段により、上記混合部の位置を燃焼室に対して近い側に設定すれば、混合部で形成された混合気か燃焼室に吸気されるまでの時間を比較的短くすることができるので、その燃料ガスの混合を抑制した混合抑制状態の混合気を燃焼室に吸気することができる。

    本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
    エンジンには、図1等に示すように、シリンダ3の内面とシリンダヘッド4の下面とピストン5の頂面とで規定され、上部に点火プラグ2を有する燃焼室1と、吸気弁6を介して接続され、燃焼室1に吸気される混合気Mが流通する吸気路8と、燃焼室1に排気弁7を介して接続され、燃焼室1から排出された排ガスEが流通する排気路9とが設けられている。

    また、ピストン5は、連結棒(図示せず)に揺動自在に連結されており、ピストン5の往復動はその連結棒によって1つのクランク軸(図示せず)の回転運動として得られ、このような構成は通常のエンジンと変わるところが無い。

    吸気路8を流通する空気Aは、適宜過給機等により過給された後に、混合部11により天然ガス等の気体の燃料ガスGが供給されて混合気Mが形成され、その混合気Mが燃焼室1に吸気される。

    そして、燃焼室1に吸気された混合気Mは、ピストン5の上昇により圧縮された後に、点火プラグ2により火花点火されて燃焼する。

    混合部11は、燃料ガス供給路12から所定の供給圧で供給された燃料ガスGを、吸気路8における空気Aの流れ方向に直交する方向に供給する開口部として形成されている。 尚、上記燃料ガスGの供給圧は、吸気路8の圧力よりも若干高い圧力として設定される。

    更に、吸気路8には、該吸気路8を縮径させたベンチュリ構造を有するミキサ10が設けられ、そのミキサ10に混合部11が設けられている。 即ち、吸気路8を流通する空気Aが上記ミキサ10を高速で通過することで、そのミキサ10に設けられた混合部11においてベンチュリ効果としての安定した圧力低下現象が発生することから、そのミキサ10を通過する空気Aに混合部11から良好に燃料ガスGを供給して、混合気Mを形成し易くなる。

    一方、吸気路8を流通する空気Aの流通状態は、吸気弁6の開閉動作に伴って、サイクル周期で周期的に変動する。 即ち、吸気路8において、吸気弁6が開状態となる吸気行程においては、空気Aが燃焼室1に吸い込まれて圧力が低下し、それ以外の行程においては、空気Aが吸い込まれずに圧力が低下しないという、脈動が発生する。

    よって、混合部11付近の圧力は、上記吸気路8における空気Aの脈動と同期して変化し、具体的には、最も空気Aの流速が大きい吸気行程の中期において、上記混合部11付近の圧力が最も低下することになる。

    そして、上記混合部11から吸気路8への燃料ガスGの供給量は、上記のような空気Aの脈動により、サイクル周期で周期的に変化することになる。 特に、吸気弁6が閉状態となり吸気路8における空気Aの流れが停止した瞬間には、燃料ガスGの流れにおける慣性により、空気Aに対して多くの燃料ガスGが供給されることになる。 よって、吸気路8には、吸気行程中に燃焼室1に吸気される混合気Mの量に相当する間隔から前記吸気路に燃料ガスGが他の部分よりも濃い高当量比の濃混合気と、その濃混合気よりも燃料ガスGが薄い低当量比の淡混合気とが、流れ方向に沿って燃焼室1における1サイクルあたりの吸気容積に相当する間隔で交互に発現する所謂濃淡分布を有する混合気Mが形成されることになる。

    更に、このエンジンには、上記吸気路8に形成される混合気Mの濃淡分布の状態を調整することで、吸気路8において燃料ガスGの空気Aに対する混合を促進する混合促進状態と、吸気路8において燃料ガスGの空気Aに対する混合を抑制する混合抑制状態とを切り換え自在な混合状態切換手段21が設けられている。

    具体的には、吸気路8の基端側、即ち燃焼室1から離間した位置には、その吸気路8の基端側を開放する状態と絞る状態とを切換可能な絞り弁20が設けられており、上記混合状態切換手段21は、その絞り弁20の開度を切り換える手段として構成されている。

    そして、上記混合状態切換手段21が、その絞り弁20の開度を小さい側に設定して吸気路8の基端側を絞ることで、吸気路8において空気Aの脈動を減衰されるので、その脈動に起因する混合気Mの濃淡分布は発生し難くなり、結果、上記混合抑制状態とすることができる。
    一方、上記混合状態切換手段21は、その絞り弁20の開度を大きい側に設定して吸気路8の基端側を開放することで、吸気路8において空気Aの脈動が減衰されることなく発生するので、その脈動に起因する混合気Mの濃淡分布は発生し易くなり、結果、上記混合促進状態とすることができる。

    更に、コンピュータからなるエンジンコントロールユニット(以下、ECUと呼ぶ。)が機能する混合状態制御手段22は、燃焼室1において低当量比の混合気を点火プラグ2により点火して燃焼させるリーン燃焼領域と、燃焼室1において高当量比の混合気を点火プラグ2により点火して燃焼させるリッチ燃焼領域とを判定し、その判定結果に基づいて混合状態切換手段21により混合気Mの混合状態を制御する混合制御を実行するように構成されている。

    具体的には、排気路9には、排ガスE中の酸素濃度を計測する酸素濃度センサ17が設けられている。
    混合状態制御手段22は、その酸素濃度センサ17の計測結果から燃焼室1で燃焼する混合気Mの当量比を検出して、上記リーン燃焼領域か上記リッチ燃焼領域かを判定し、その判定結果から混合状態切換手段21を制御する。

    即ち、上記リーン燃焼領域であると判定した場合においては、上記混合状態切換手段21を混合促進状態とし、燃料ガスGの混合が促進された混合気Mを燃焼室1に吸気して燃焼させることで、燃料ガスGが過剰に希薄となる淡部が形成されることを回避して、その淡部に起因する燃焼速度の過剰低下を抑制して、燃焼室1において安定して低当量比の混合気Mを安定して燃焼させ、CO及びTHCの排出を抑制する。

    一方、上記リッチ燃焼領域であると判定した場合においては、上記混合状態切換手段21を混合抑制状態とし、燃料ガスGの混合が抑制された混合気Mを燃焼室1に吸気して燃焼させることで、燃料ガスGが希薄となる淡部を形成して、その淡部に起因して燃焼速度を適切に低下させることで、燃焼室1において高当量比の混合気Mを比較的緩慢に燃焼させて、NOxの排出を抑制する。

    更に、吸気路8における絞り弁20の下流側の圧力である吸気圧力、具体的には、吸気路8の混合部11近傍の圧力を検出する圧力センサ16(吸気圧力検出手段)が設けられており、混合状態制御手段22は、この圧力センサ16で検出される吸気圧力の変動状態に基づいて絞り弁20の開度を設定するように構成されている。
    即ち、混合状態制御手段22は、リーン燃焼領域において混合促進状態とする場合には、吸気路8における脈動状態、即ち吸気圧力の変動状態を十分に減衰し得る程度に上記絞り弁20の開度を小さい側に設定し、逆に、リッチ燃焼領域において混合抑制状態とする場合には、吸気路8における脈動状態、即ち吸気圧力の変動状態を十分に発生し得る程度に上記絞り弁20の開度を大きい側に設定する。

    次に、このエンジンにおける出力制御及び点火時期制御について、説明を加える。

    吸気路8の燃焼室1近傍、具体的には混合部11と燃焼室1との間には、吸気路8の流路断面積を調整して吸気路8から燃焼室1に吸気される混合気Mの量(以下、吸気量と呼ぶ。)を調整するスロットルバルブ15が設けられている。
    そして、ECUが機能する出力制御手段31は、エンジントルクやエンジン回転数等のエンジン出力が、目標トルクや目標回転数等の目標エンジン出力となるように、スロットルバルブ15の開度調整により吸気量を制御する所謂出力制御を実行するように構成されている。
    具体的には、出力制御手段31は、スロットルバルブ15の開度を増加させることでエンジン出力を増加させ、逆に、スロットルバルブ15の開度を減少させることでエンジン出力を減少させる形態で、エンジン出力を目標エンジン出力に調整する。
    尚、このスロットルバルブ15は、上記吸気量を調整可能な範囲内で、混合部11の上流側等に配置しても構わない。

    排気路9には、排ガス中のNOx濃度を計測するNOx濃度センサ18(NOx濃度検出手段)が設けられている。
    そして、ECUが機能する点火時期制御手段32は、NOx濃度センサ18で検出されるNOx濃度が所定の許容範囲内となるように、点火プラグ2の点火時期を制御する所謂点火時期制御を実行するように構成されている。
    具体的には、点火時期制御手段32は、点火時期を遅角化させることで、燃焼室1における燃焼圧力及び温度が低下して、NOx濃度が低下し、逆に、点火時期を進角化させることで、燃焼室1における燃焼圧力及び温度が上昇して、NOx濃度が上昇する形態で、NOx濃度を許容範囲内に調整する。
    一方、上記NOx濃度とトレードオフの関係を有する熱効率は、上記点火時期を進角化させるほど向上することになるので、上記のようにNOx濃度を許容範囲内に調整することで、熱効率も適切なものとなる。

    また、このように点火時期を制御すれば、リッチ燃焼領域においては、混合抑制状態とされた混合気Mの燃焼が緩慢となることから、同じ当量比の混合気を混合促進状態で燃焼させた場合と比較して、燃焼が緩慢となることからNOxの排出が抑制され、更に、点火時期を比較的進角側に設定して熱効率を向上させることができる。
    一方、リーン燃焼領域においては、混合促進状態とされた混合気Mの燃焼が促進されることから、同じ当量比の混合気を混合抑制状態で燃焼させた場合と比較して、燃焼が促進されることから熱効率が向上され、更に、点火時期を比較的遅角側に設定して、NOxの排出を抑制することができる。

    尚、上記NOx濃度を検出するためのNOx濃度検出手段は、NOx濃度センサ18以外に、排気路9に排出された排ガスの温度から検出するように構成することもできる。 即ち、排ガス温度が高い場合には、燃焼速度が遅いためにNOx濃度が低いと認識し、排ガス温度が低い場合には、燃焼速度が速いためにNOx濃度が高いと認識する形態で、NOx濃度を検出することができる。

    次に、上述したECUによる混合状態制御、更には、出力制御及び点火時期制御の実施例について、図2に示す制御フロー図に基づいて説明を加える。

    ECUは、出力制御手段31による出力制御、混合状態制御手段22による混合状態制御、点火時期制御手段32による点火時期制御を順に実行する制御フローを繰り返し実行するように構成されている。

    出力制御手段31による出力制御においては、先ず、エンジントルクTを検出し(ステップ#11)、その検出したエンジントルクTが、t0以上且つt1以下の目標トルク範囲内であるか否かを判定する(ステップ#12)。
    そして、検出したエンジントルクTが上記目標トルク範囲の下限値t0よりも小さい場合には、スロットルバルブ15の開度を増加させ(ステップ#13)、逆に、検出したエンジントルクTが上記目標トルク範囲の上限値t1よりも大きい場合には、スロットルバルブ15の開度を減少させる(ステップ#14)ことで、その検出したエンジントルクTを上記目標トルク範囲内とし、エンジントルクTが目標トルク範囲内となった場合には、本出力制御を終了して、次の混合状態制御を実行する。
    尚、上記エンジントルクの代わりにエンジン回転数を利用しても構わない。

    混合状態制御手段22による混合状態制御においては、先ず、その酸素濃度センサ17の計測結果から燃焼室1で燃焼する混合気Mの当量比φを検出し(ステップ#21)、その検出した当量比φが、設定当量比φ0(例えば0.67(空気比1.5))よりも大きいか否かを判定する(ステップ#22)。

    そして、検出した当量比φが上記設定当量比φ0よりも大きい場合には、上記リッチ燃焼領域であるとして、上記混合状態切換手段21を混合抑制状態とするべく、1サイクルのうちの吸気行程以外の時期(即ち、吸気弁6が閉状態である時期)の間、圧力センサ16で吸気圧力pを検出し(ステップ#24)、その吸気工程以外の時期における吸気圧力pの変動率Δpが所定の設定変動率Δp0(例えば2kPa)よりも大きいか否かを判定し(ステップ#25)、その変動率Δpが設定変動率Δp0よりも大きくなるまで絞り弁20の開度を増加させる(ステップ#23)ことで、吸気路8において吸気路8における空気Aの脈動状態を十分に発生させて、吸気路8に混合抑制状態の混合気Mを形成させる。
    一方、検出した当量比φが上記設定当量比φ0以下である場合には、上記リーン燃焼領域であるとして、上記混合状態切換手段21を混合促進状態とするべく、1サイクルのうちの吸気行程以外の時期(即ち、吸気弁6が閉状態である時期)の間、圧力センサ16で吸気圧力pを検出し(ステップ#27)、その吸気行程以外の時期における吸気圧力pの変動率Δpが所定の設定変動率Δp0(例えば2kPa)よりも小さいか否かを判定し(ステップ#28)、その変動率Δpが設定変動率Δp0よりも小さくなるまで絞り弁20の開度を減少させる(ステップ#26)ことで、吸気路8に混合促進状態の混合気Mを形成させる。

    上記のような混合状態制御を実行した後には、点火時期制御手段32による点火時期制御を実行する。
    即ち、NOx濃度センサ18でNOx濃度nを検出し(ステップ#30)、その検出したNOx濃度nが、n0以上且つn1以下の許容範囲内であるか否かを判定する(ステップ#31)。
    そして、検出したNOx濃度nが上記許容範囲の下限値n0よりも小さい場合には、点火時期を進角化させて(ステップ#32)、NOx濃度nとトレードオフの関係を有する熱効率の向上を図り、逆に、検出したNOx濃度nが上記許容範囲の上限値n1よりも大きい場合には、点火時期を遅角化させて(ステップ#34)ことで、NOx濃度nの減少を図る。

    〔別実施形態〕
    (1)上記実施形態とは混合状態切換手段の構成が異なる別の実施形態の構成について、図3に基づいて説明する。
    尚、上記混合状態切換手段以外の上記実施形態と同様の構成については説明を割愛する。

    図3に示すエンジンには、吸気路8に配置され燃焼室11までの距離が互いに異なる2つの混合部11A,11Bと、燃焼室1に対して近い側に配置された混合部11Aへの燃料ガスGの供給を断続する開閉弁13Aと、燃焼室1に対して遠い側に配置された混合部11Bへの燃料ガスGの供給を断続する開閉弁13Bとが設けられ、上記開閉弁13A,13Bの一方側を開状態とし他方側を閉状態として、その開状態とする側を切り換えることで、吸気路8における混合気Mを形成する混合部11の位置を変更可能な混合部位置変更手段として機能する。

    そして、このエンジンの混合状態切換手段25は、上記開閉弁13Bのみを開状態として混合部11Bのみで混合気Mを形成する形態で混合部11の位置を燃焼室1に対して遠い側に設定することで、混合部11Bで形成された混合気Mが燃焼室1に吸気されるまでの時間を比較的長くして、その燃料ガスGの混合が促進された混合気Mを燃焼室1に吸気させる混合促進状態とするように構成されている。
    更に、混合状態切換手段25は、上記開閉弁13Aのみを開状態として混合部11Aのみで混合気Mを形成する形態で混合部11の位置を燃焼室1に対して近い側に設定することで、混合部11Aで形成された混合気Mが燃焼室1に吸気されるまでの時間を比較的短くして、その燃料ガスGの混合が抑制された混合気Mを燃焼室1に吸気させる混合抑制状態とするように構成されている。

    (2)尚、上記の実施の形態では、燃料ガスGとして天然ガス系都市ガスを用いたが、燃料ガスGとしては、天然ガス系都市ガス以外の気体燃料等を用いることもできる。

    実施形態のエンジンの概略構成を示す概略構成図

    エンジンの制御フローを示す制御フロー図

    別実施形態のエンジンの概略構成を示す概略構成図

    符号の説明

    1:燃焼室2:点火プラグ8:吸気路11:混合部13A,13B:開閉弁(混合部位置変更手段)
    15:スロットルバルブ16:圧力センサ(吸気圧力検出手段)
    18:NOx濃度センサ(NOx濃度検出手段)
    20:絞り弁21:混合状態切換手段22:混合状態制御手段31:出力制御手段32:点火時期制御手段G:燃料ガスM:混合気

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