JPH0777148A - ガスエンジンの点火制御装置 - Google Patents
ガスエンジンの点火制御装置Info
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- JPH0777148A JPH0777148A JP22003693A JP22003693A JPH0777148A JP H0777148 A JPH0777148 A JP H0777148A JP 22003693 A JP22003693 A JP 22003693A JP 22003693 A JP22003693 A JP 22003693A JP H0777148 A JPH0777148 A JP H0777148A
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- Japan
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- air
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- fuel
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空燃比との関係において点火エネルギを制御
し、点火エネルギの無駄な消費を防ぎつつ、常に安定し
た着火性能を確保する。 【構成】 運転状態を検出する手段と（１６，１７）、
運転状態に応じて目標空燃比を設定する手段（Ａ）と、
目標空燃比となるようにガス燃料を供給する手段（１
２）と、燃焼室に設置した点火栓（２０）の点火エネル
ギを前記目標空燃比が希薄化するほど大きくするように
制御する手段（Ｂ）とを備える。
し、点火エネルギの無駄な消費を防ぎつつ、常に安定し
た着火性能を確保する。 【構成】 運転状態を検出する手段と（１６，１７）、
運転状態に応じて目標空燃比を設定する手段（Ａ）と、
目標空燃比となるようにガス燃料を供給する手段（１
２）と、燃焼室に設置した点火栓（２０）の点火エネル
ギを前記目標空燃比が希薄化するほど大きくするように
制御する手段（Ｂ）とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高圧の天然ガスを燃料と
するガスエンジンの点火エネルギ制御装置に関する。
するガスエンジンの点火エネルギ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧の天然ガスを燃料として用いるガス
エンジンは、例えば実開昭６０−９２７４２号公報等に
も開示されているが、高圧ボンベからの燃料を減圧弁
（ガスレギュレータ）により減圧し、混合器によってエ
ンジン吸入空気と所定の割合で混合し、この混合気をエ
ンジンに供給している。
エンジンは、例えば実開昭６０−９２７４２号公報等に
も開示されているが、高圧ボンベからの燃料を減圧弁
（ガスレギュレータ）により減圧し、混合器によってエ
ンジン吸入空気と所定の割合で混合し、この混合気をエ
ンジンに供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、天然ガスを
燃料として、燃費や排気組成改善の目的で、理論空燃比
よりも希薄な混合気でリーン燃焼させる場合、点火条件
によっては、着火が不安定となり、十分なエンジン出力
性能を確保できないことがある。これに対して点火エネ
ルギを相対的に増大すれば、点火は安定させることはで
きるが、燃焼条件の良いときなど、無駄に点火エネルギ
を消費することになり、燃費の悪化が避けられない。
燃料として、燃費や排気組成改善の目的で、理論空燃比
よりも希薄な混合気でリーン燃焼させる場合、点火条件
によっては、着火が不安定となり、十分なエンジン出力
性能を確保できないことがある。これに対して点火エネ
ルギを相対的に増大すれば、点火は安定させることはで
きるが、燃焼条件の良いときなど、無駄に点火エネルギ
を消費することになり、燃費の悪化が避けられない。
【０００４】なお、ガソリンエンジンで２つの点火栓を
もち、燃焼が不安定となりがちな低負荷域では２つの点
火栓で点火し、高負荷域では１つの点火栓のみ作動させ
ることで、点火栓の耐久性を確保するようにしたものが
あるが、このように複数の点火栓を備えると、それだけ
点火系の構成が複雑となり、かつ複数の点火栓と他の部
品との干渉を避けるためのスペース的な制約も問題とな
る。
もち、燃焼が不安定となりがちな低負荷域では２つの点
火栓で点火し、高負荷域では１つの点火栓のみ作動させ
ることで、点火栓の耐久性を確保するようにしたものが
あるが、このように複数の点火栓を備えると、それだけ
点火系の構成が複雑となり、かつ複数の点火栓と他の部
品との干渉を避けるためのスペース的な制約も問題とな
る。
【０００５】本発明はこのような問題を解決、すなわ
ち、空燃比との関係において点火エネルギを制御し、点
火エネルギの無駄な消費を防ぎつつ、常に安定した着火
性能を確保することを目的とする。
ち、空燃比との関係において点火エネルギを制御し、点
火エネルギの無駄な消費を防ぎつつ、常に安定した着火
性能を確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明は、図１
に示すように、高圧の天然ガスを燃料とするガスエンジ
ンにおいて、運転状態を検出する手段（１６，１７）
と、運転状態に応じて目標空燃比を設定する手段（Ａ）
と、目標空燃比となるようにガス燃料を供給する手段
（１２）と、燃焼室に設置した点火栓（２０）の点火エ
ネルギを前記目標空燃比が希薄化するほど大きくするよ
うに制御する手段（Ｂ）とを備える。
に示すように、高圧の天然ガスを燃料とするガスエンジ
ンにおいて、運転状態を検出する手段（１６，１７）
と、運転状態に応じて目標空燃比を設定する手段（Ａ）
と、目標空燃比となるようにガス燃料を供給する手段
（１２）と、燃焼室に設置した点火栓（２０）の点火エ
ネルギを前記目標空燃比が希薄化するほど大きくするよ
うに制御する手段（Ｂ）とを備える。
【０００７】
【作用】運転状態により、燃費や出力、あるいは排気組
成が最良な状態となるように目標空燃比が設定される。
同時にこの空燃比の変化に伴い、点火コイルに対する通
電時間が増減され、空燃比が希薄化するほど点火エネル
ギを増大する。このため、着火条件の悪い希薄混合気に
対しても確実な着火が可能となり、あらゆる運転領域で
安定した燃焼が実現する一方で、燃焼条件の良い混合気
のときは点火エネルギを小さくして、無駄なエネルギの
消費を防ぐ。
成が最良な状態となるように目標空燃比が設定される。
同時にこの空燃比の変化に伴い、点火コイルに対する通
電時間が増減され、空燃比が希薄化するほど点火エネル
ギを増大する。このため、着火条件の悪い希薄混合気に
対しても確実な着火が可能となり、あらゆる運転領域で
安定した燃焼が実現する一方で、燃焼条件の良い混合気
のときは点火エネルギを小さくして、無駄なエネルギの
消費を防ぐ。
【０００８】
【実施例】図２の実施例において、１は６気筒のエンジ
ン本体、２は吸気通路、３は排気通路であり、吸気通路
２に設けた図示しないアクセルペダルに連動する絞弁４
の上流には、吸入空気とガス燃料を混合する混合器５が
設置される。
ン本体、２は吸気通路、３は排気通路であり、吸気通路
２に設けた図示しないアクセルペダルに連動する絞弁４
の上流には、吸入空気とガス燃料を混合する混合器５が
設置される。
【０００９】混合器５はベンチュリ部６をもち、ベンチ
ュリ部６に燃料ノズル７が開口し、前記絞弁開度に応じ
てベンチュリ部６を通過する吸入空気量に応じて燃料ノ
ズル７からガス燃料が吸い出される。８は高圧天然ガス
を充填した高圧ボンベで、高圧ボンベ８からの燃料通路
１１は、エンジン停止時などに閉じる遮断弁９、高圧ガ
スを所定の圧力まで減圧する圧力レギュレータ１０を介
して前記燃料ノズル７に接続する。これによって、混合
器５は理論空燃比よりも希薄な、概略一定の濃度の混合
気を生成し、エンジン本体１に供給する。
ュリ部６に燃料ノズル７が開口し、前記絞弁開度に応じ
てベンチュリ部６を通過する吸入空気量に応じて燃料ノ
ズル７からガス燃料が吸い出される。８は高圧天然ガス
を充填した高圧ボンベで、高圧ボンベ８からの燃料通路
１１は、エンジン停止時などに閉じる遮断弁９、高圧ガ
スを所定の圧力まで減圧する圧力レギュレータ１０を介
して前記燃料ノズル７に接続する。これによって、混合
器５は理論空燃比よりも希薄な、概略一定の濃度の混合
気を生成し、エンジン本体１に供給する。
【００１０】前記絞弁４の近傍には、補助的に燃料を供
給するための補助燃料供給弁１２がそれぞれ設けられ、
制御装置１５からの燃料供給信号により作動し、前記混
合気に追加燃料を導入する。
給するための補助燃料供給弁１２がそれぞれ設けられ、
制御装置１５からの燃料供給信号により作動し、前記混
合気に追加燃料を導入する。
【００１１】この制御装置１５にはエンジン回転数を検
出するクランク角度（回転数）センサ１６、絞弁下流の
吸入負圧を検出する負圧センサ１７からの各信号が入力
し、これら運転状態に応じて目標とする空燃比が設定さ
れると共に、排気通路３には排気空燃比を検出するため
の酸素センサ（傾斜型センサ）１３が設けられ、酸素セ
ンサ１３の検出する酸素濃度（空燃比）は前記制御装置
１５にフィードバックされ、各気筒における実際の空燃
比が運転状態に基づいて設定される目標空燃比と一致す
るように、各気筒毎に前記補助燃料の供給量を補正す
る。
出するクランク角度（回転数）センサ１６、絞弁下流の
吸入負圧を検出する負圧センサ１７からの各信号が入力
し、これら運転状態に応じて目標とする空燃比が設定さ
れると共に、排気通路３には排気空燃比を検出するため
の酸素センサ（傾斜型センサ）１３が設けられ、酸素セ
ンサ１３の検出する酸素濃度（空燃比）は前記制御装置
１５にフィードバックされ、各気筒における実際の空燃
比が運転状態に基づいて設定される目標空燃比と一致す
るように、各気筒毎に前記補助燃料の供給量を補正す
る。
【００１２】一方、各気筒の燃焼室には点火栓２０がそ
れぞれ設けられ、これら点火栓２０に対応する点火コイ
ル２１からの高電圧が印加されると、スパーク放電して
燃焼室内の混合気に点火する。各点火コイル２１の通電
時間はパワトランジスタモジュール２２の通電時間に対
応して制御され、このパワトランジスタモジュール２２
が前記制御装置１５からの信号により、各気筒で所定の
点火時期に作動するように制御される。そして、制御装
置１５は各点火コイル２１の通電時間が運転状態によっ
て設定される目標空燃比に応じて変化、具体的には図８
にも示すように、空燃比が理論空燃比よりもややリーン
のときの通電時間が最小となり、これよりも空燃比がリ
ーン側に移行するほど、さらにリッチ側に移行するほど
通電時間を長くするように制御する。
れぞれ設けられ、これら点火栓２０に対応する点火コイ
ル２１からの高電圧が印加されると、スパーク放電して
燃焼室内の混合気に点火する。各点火コイル２１の通電
時間はパワトランジスタモジュール２２の通電時間に対
応して制御され、このパワトランジスタモジュール２２
が前記制御装置１５からの信号により、各気筒で所定の
点火時期に作動するように制御される。そして、制御装
置１５は各点火コイル２１の通電時間が運転状態によっ
て設定される目標空燃比に応じて変化、具体的には図８
にも示すように、空燃比が理論空燃比よりもややリーン
のときの通電時間が最小となり、これよりも空燃比がリ
ーン側に移行するほど、さらにリッチ側に移行するほど
通電時間を長くするように制御する。
【００１３】次に図３〜図６のフローチャートを参照し
ながら、これら制御装置１５で実行される制御動作につ
いてさらに詳しく説明する。
ながら、これら制御装置１５で実行される制御動作につ
いてさらに詳しく説明する。
【００１４】まず空燃比制御動作を示す図３において、
クランク角度センサ１６のレファレンス（ＲＥＦ）信号
の周期からエンジン回転速度を、また吸入負圧センサ１
７の信号からエンジン負荷を算出し、これら回転速度と
負荷からテーブルルックアップにより目標とする空燃比
λＡを求める（ステップ１〜３）。そして、空燃比セン
サ１３の信号から実際の空燃比λＢを算出し、空燃比の
偏差Δλを、Δλ＝λＡ−λＢとして求め、この偏差Δ
λに基づいて空燃比フィードバック制御のための補正係
数をＰＩＤ（比例・積分・微分）制御により演算する
（ステップ４〜６）。
クランク角度センサ１６のレファレンス（ＲＥＦ）信号
の周期からエンジン回転速度を、また吸入負圧センサ１
７の信号からエンジン負荷を算出し、これら回転速度と
負荷からテーブルルックアップにより目標とする空燃比
λＡを求める（ステップ１〜３）。そして、空燃比セン
サ１３の信号から実際の空燃比λＢを算出し、空燃比の
偏差Δλを、Δλ＝λＡ−λＢとして求め、この偏差Δ
λに基づいて空燃比フィードバック制御のための補正係
数をＰＩＤ（比例・積分・微分）制御により演算する
（ステップ４〜６）。
【００１５】この演算された補正係数に基づいて燃料供
給弁１２の制御デューティを算出し、これを供給弁駆動
信号として出力することにより、実際の空燃比が目標空
燃比と一致するように燃料の供給量が補正制御される
（ステップ７，８）。
給弁１２の制御デューティを算出し、これを供給弁駆動
信号として出力することにより、実際の空燃比が目標空
燃比と一致するように燃料の供給量が補正制御される
（ステップ７，８）。
【００１６】燃料の供給は、混合器５により予め所定の
リーン空燃比となるように混合気が生成されるので、燃
料供給弁１２からは追加燃料として補助的に供給され、
トータルで設定空燃比となるようにフィードバック制御
されるのである。
リーン空燃比となるように混合気が生成されるので、燃
料供給弁１２からは追加燃料として補助的に供給され、
トータルで設定空燃比となるようにフィードバック制御
されるのである。
【００１７】次に図４〜図６は点火栓２０の点火動作の
制御を示すもので、まず図４において、点火デューテ
ィ、つまり点火通電時間を算出するが、ステップ１１で
運転状態に応じて設定された目標空燃比を読み込み、次
いでこの空燃比に対応しての目標通電デューティを、図
８に示すようなマップからテーブルルックアップにより
算出する。
制御を示すもので、まず図４において、点火デューテ
ィ、つまり点火通電時間を算出するが、ステップ１１で
運転状態に応じて設定された目標空燃比を読み込み、次
いでこの空燃比に対応しての目標通電デューティを、図
８に示すようなマップからテーブルルックアップにより
算出する。
【００１８】図８において、必要な点火エネルギは空燃
比が理論空燃比よりもややリーンの、最も着火しやすい
条件で最小となり、それ以外の領域ではリーン側、リッ
チ側のいずれについても要求値が増加する。なお、図８
の横軸は空気過剰率を示し、空気過剰率＝１のときが理
論空燃比に相当し、１から大きい領域はリーン、小さい
領域はリッチである。
比が理論空燃比よりもややリーンの、最も着火しやすい
条件で最小となり、それ以外の領域ではリーン側、リッ
チ側のいずれについても要求値が増加する。なお、図８
の横軸は空気過剰率を示し、空気過剰率＝１のときが理
論空燃比に相当し、１から大きい領域はリーン、小さい
領域はリッチである。
【００１９】図５は点火時期を決定するための制御ルー
チンで、エンジン回転速度とエンジン負荷を読み込み、
これらに基づいて目標とする点火時期をテーブルルック
アップにより算出する（ステップ２１〜２３）。
チンで、エンジン回転速度とエンジン負荷を読み込み、
これらに基づいて目標とする点火時期をテーブルルック
アップにより算出する（ステップ２１〜２３）。
【００２０】そして、この目標点火時期と前記通電時間
とに基づいて、点火信号をオンする時期と、この点火信
号をオフする時期を演算する（ステップ２４，２５）図
６はこれらに基づいての各気筒の点火制御動作を示すも
ので、図７を参照しながら説明すると、まず、レファレ
ンス（ＲＥＦ）信号（クランク角度１２０°毎の信号）
の立ち上がりを検出したら、単位クランク角度（ＰＯ
Ｓ）信号のカウントを開始し、レファレンス信号の立ち
下がりを判断したら、そのときのＰＯＳ信号のカウント
値から、点火する気筒数を判別する（ステップ３１〜３
４）。
とに基づいて、点火信号をオンする時期と、この点火信
号をオフする時期を演算する（ステップ２４，２５）図
６はこれらに基づいての各気筒の点火制御動作を示すも
ので、図７を参照しながら説明すると、まず、レファレ
ンス（ＲＥＦ）信号（クランク角度１２０°毎の信号）
の立ち上がりを検出したら、単位クランク角度（ＰＯ
Ｓ）信号のカウントを開始し、レファレンス信号の立ち
下がりを判断したら、そのときのＰＯＳ信号のカウント
値から、点火する気筒数を判別する（ステップ３１〜３
４）。
【００２１】そして、前述のようにした求めた点火信号
オンのタイミングに到達するまで、ＰＯＳ信号のカウン
トして、オン時期に達した時点で前記判別気筒に対応す
るパワトランジスタモジュール２２を作動させ、点火コ
イル２１に通電する（ステップ３７）。
オンのタイミングに到達するまで、ＰＯＳ信号のカウン
トして、オン時期に達した時点で前記判別気筒に対応す
るパワトランジスタモジュール２２を作動させ、点火コ
イル２１に通電する（ステップ３７）。
【００２２】点火コイル２１に対する通電は、ＰＯＳ信
号をカウントしながら、点火信号オフのタイミングに達
するまで維持され、この間点火栓２０により当該気筒の
点火作用が行われる（ステップ３８，３９）。
号をカウントしながら、点火信号オフのタイミングに達
するまで維持され、この間点火栓２０により当該気筒の
点火作用が行われる（ステップ３８，３９）。
【００２３】点火信号オフの時期に達すると、ステップ
４０でパワトランジスタモジュール２２が点火コイル２
１に対する通電を遮断し、点火動作が終了する。
４０でパワトランジスタモジュール２２が点火コイル２
１に対する通電を遮断し、点火動作が終了する。
【００２４】このような動作が各サイクル毎に繰り返さ
れ、１サイクル（エンジン２回転）の間に６気筒のすべ
ての点火栓２０が所定のタイミングで点火し、かつその
点火エネルギは目標空燃比に応じて調整され、空燃比が
リーン化すれば、リーン状態に応じて通電時間が長くな
り、点火エネルギは増大する。このため、リーン燃焼時
にも安定した着火、燃焼が確保されるし、またもともと
着火、燃焼条件の良い理論空燃比付近では、点火栓２０
への通電時間が最小となり、無駄に点火エネルギが消費
されるのを防ぎ、燃費の改善を図ることができる。
れ、１サイクル（エンジン２回転）の間に６気筒のすべ
ての点火栓２０が所定のタイミングで点火し、かつその
点火エネルギは目標空燃比に応じて調整され、空燃比が
リーン化すれば、リーン状態に応じて通電時間が長くな
り、点火エネルギは増大する。このため、リーン燃焼時
にも安定した着火、燃焼が確保されるし、またもともと
着火、燃焼条件の良い理論空燃比付近では、点火栓２０
への通電時間が最小となり、無駄に点火エネルギが消費
されるのを防ぎ、燃費の改善を図ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明は、運転状態を検出
する手段と、運転状態に応じて目標空燃比を設定する手
段と、目標空燃比となるようにガス燃料を供給する手段
と、燃焼室に設置した点火栓の点火エネルギを前記目標
空燃比が希薄化するほど大きくするように制御する手段
とを備えたため、運転状態により最適な目標空燃比が設
定され、同時にこの空燃比の変化に対応して点火コイル
に対する通電時間が増減され、着火条件の悪い希薄混合
気に対しても確実な着火が可能となり、あらゆる運転領
域で安定した燃焼が実現し、燃費や排気組成を改善する
一方で、燃焼条件の良い混合気のときは点火エネルギを
小さくして、無駄な点火エネルギの消費を防ぐことがで
きる。
する手段と、運転状態に応じて目標空燃比を設定する手
段と、目標空燃比となるようにガス燃料を供給する手段
と、燃焼室に設置した点火栓の点火エネルギを前記目標
空燃比が希薄化するほど大きくするように制御する手段
とを備えたため、運転状態により最適な目標空燃比が設
定され、同時にこの空燃比の変化に対応して点火コイル
に対する通電時間が増減され、着火条件の悪い希薄混合
気に対しても確実な着火が可能となり、あらゆる運転領
域で安定した燃焼が実現し、燃費や排気組成を改善する
一方で、燃焼条件の良い混合気のときは点火エネルギを
小さくして、無駄な点火エネルギの消費を防ぐことがで
きる。
【図１】本発明を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例を示す全体構成図である。
【図３】空燃比の制御動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】点火デューティの演算動作を示すフローチャー
トである。
トである。
【図５】点火時期の演算動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図６】点火制御動作を示すフローチャートである。
【図７】点火動作を示すタイミングチャートである。
【図８】空燃比（空気過剰率）と点火エネルギの関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
１ エンジン本体 ２ 吸気通路 ３ 排気通路 ５ 混合器 ８ 高圧ボンベ １０ レギュレータ １２ 燃料供給弁 １３ 酸素センサ １５ 制御装置 １６ クランク角度センサ １７ 吸入負圧センサ ２０ 点火栓 ２１ 点火コイル ２２ パワトランジスタモジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｐ 3/045 ３０３ Ｚ (72)発明者 高田 寛 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内 (72)発明者 浜崎 延雄 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディ ーゼル工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 高圧の天然ガスを燃料とするガスエンジ
ンにおいて、運転状態を検出する手段と、運転状態に応
じて目標空燃比を設定する手段と、目標空燃比となるよ
うにガス燃料を供給する手段と、燃焼室に設置した点火
栓の点火エネルギを前記目標空燃比が希薄化するほど大
きくするように制御する手段とを備えたことを特徴とす
るガスエンジンの点火制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220036A JP3059608B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | ガスエンジンの点火制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220036A JP3059608B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | ガスエンジンの点火制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777148A true JPH0777148A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3059608B2 JP3059608B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=16744924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220036A Expired - Lifetime JP3059608B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | ガスエンジンの点火制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059608B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017190760A (ja) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の点火装置 |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP5220036A patent/JP3059608B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017190760A (ja) * | 2016-04-15 | 2017-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の点火装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3059608B2 (ja) | 2000-07-04 |
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