氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其目的在于，即使在使用煤礦瓦斯等燃料氣體濃度容易變動(dòng)的燃料氣體的情況下，也能夠通過(guò)有效地控制氣體流量調(diào)整閥，在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速轉(zhuǎn)數(shù)，并且，容易地防止異常燃燒、失火等的發(fā)生。該氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置包括：轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部（5），其檢測(cè)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)（1）的轉(zhuǎn)數(shù)；氣體濃度探測(cè)裝置（7），其探測(cè)燃料氣體的氣體濃度；氣體流量調(diào)整閥（4），其設(shè)在將燃料氣體供應(yīng)到氣體發(fā)動(dòng)機(jī)（1）的燃料氣體管路（3）；調(diào)節(jié)促動(dòng)器（21），其操縱氣體流量調(diào)整閥（4）；調(diào)節(jié)控制器（10），其具有操縱量計(jì)算部（15），在氣體發(fā)動(dòng)機(jī)（1）的起動(dòng)時(shí)，該操縱量計(jì)算部（15）根據(jù)利用氣體濃度探測(cè)裝置（7）探測(cè)的燃料氣體的氣體濃度計(jì)算調(diào)節(jié)促動(dòng)器（21）的操縱量，根據(jù)該操縱量計(jì)算部（15）計(jì)算的操縱量使調(diào)節(jié)促動(dòng)器（21）動(dòng)作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用電子調(diào)節(jié)器的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，特別是在使用氣體濃度容易變動(dòng)的煤礦瓦斯、其它的低濃度燃料氣體的情況下，也能夠容易地防止異常燃燒、失火等的發(fā)生的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]將甲烷、丙烷等可燃?xì)怏w直接導(dǎo)入到氣缸(燃燒室)內(nèi)進(jìn)行燃燒的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)設(shè)在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體通路的氣體流量調(diào)整閥改變?nèi)剂蠚怏w和空氣的比例，進(jìn)行可靠的點(diǎn)火、燃燒，并且通過(guò)利用氣體流量調(diào)整閥、驅(qū)動(dòng)該氣體流量調(diào)整閥的調(diào)節(jié)促動(dòng)器來(lái)調(diào)整氣體流量，由此改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。
[0003]在(日本)專(zhuān)利第3500047號(hào)專(zhuān)利公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中公開(kāi)了一種調(diào)整燃料氣體供應(yīng)量的技術(shù)。附圖8表示現(xiàn)有技術(shù)的燃料控制等的大體情況。在圖8中，01是發(fā)動(dòng)機(jī)，02是該發(fā)動(dòng)機(jī)01的曲軸，03是燃料氣體管路，04是設(shè)在該燃料氣體管路03的氣體流量調(diào)整閥，020是電子調(diào)節(jié)器。此外，010是電子調(diào)節(jié)器020的調(diào)節(jié)控制器、021是驅(qū)動(dòng)所述氣體流量調(diào)整閥04的調(diào)節(jié)促動(dòng)器。
[0004]根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1，調(diào)節(jié)控制器010比較從旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器05輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的檢測(cè)值和設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)算出相當(dāng)于該轉(zhuǎn)數(shù)偏差的燃料氣體流量，輸出到調(diào)節(jié)促動(dòng)器021。該調(diào)節(jié)促動(dòng)器021與所述流量偏差相當(dāng)?shù)馗淖儦怏w流量調(diào)整閥04。由此，所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)01以設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的變化和調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出的變化的曲線圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)01從起動(dòng)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)N2之間的轉(zhuǎn)數(shù)中，設(shè)定了控制氣體流量調(diào)整閥04的調(diào)節(jié)促動(dòng)器021的輸出，即改變?nèi)剂舷拗浦档脑黾勇实霓D(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI。
[0006]α I和α 2的關(guān)系被設(shè)定為:α 2> α 1，其中，α I是在從發(fā)動(dòng)機(jī)停止到所述轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI之間，從相當(dāng)于作為起動(dòng)時(shí)燃料氣體流量的初期限制值設(shè)定的調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出SI的a點(diǎn)到相當(dāng)于轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI的調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出S2的b點(diǎn)為止的調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出S的增加率，α 2是從該轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI到相當(dāng)于怠速轉(zhuǎn)數(shù)Ν2的調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出S3的c點(diǎn)為止的調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出S的增加率。
[0007]而且，通過(guò)使轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI的燃料氣體流量限制值為S2、怠速轉(zhuǎn)數(shù)N2的燃料氣體流量限制值為S3，在到怠速轉(zhuǎn)數(shù)N2為止之間，不使燃料氣體的供應(yīng)量上升到必要以上。
[0008]因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)，能夠控制成正確地追蹤發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的上升而改變來(lái)自轉(zhuǎn)數(shù)促動(dòng)器的燃料氣體流量限制值，因此能夠阻止在起動(dòng)時(shí)燃料氣體流量急劇增大而使燃燒室內(nèi)的氣體濃度過(guò)高的情況發(fā)生，在起動(dòng)后有適量的燃料氣體供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，實(shí)現(xiàn)沒(méi)有失火、爆震發(fā)生的穩(wěn)定的起動(dòng)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:(日本)專(zhuān)利第3500047號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0013]但是，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)將甲烷、丙烷等可燃?xì)怏w作為燃料，特別是存在將在煤礦等產(chǎn)生的低濃度的甲烷作為燃料利用的情況。
[0014]在這種情況下，進(jìn)行以在煤礦坑內(nèi)的采煤作業(yè)中產(chǎn)生的甲烷的排出為目的的坑內(nèi)換氣，將排出到坑外的氣體儲(chǔ)存，作為氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料使用。
[0015]因此，被儲(chǔ)存的甲烷的濃度不是恒定的，而容易變動(dòng)。
[0016]另一方面，在作為氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料使用的情況下，空氣和燃料氣體(CH4)的比例在一定范圍內(nèi)是獲得高效運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。
[0017]為此，在使用從煤礦等排出的燃料氣體的情況下，有必要考慮濃度而將燃料氣體供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。
[0018]本發(fā)明旨在解決這樣的技術(shù)問(wèn)題，即使在使用煤礦瓦斯等燃料氣體濃度容易變動(dòng)的燃料氣體的情況下，同樣通過(guò)有效地控制氣體流量調(diào)整閥，在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速轉(zhuǎn)數(shù)，并且容易地防止異常燃燒、失火等的發(fā)生。
[0019]解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案
[0020]為了解決相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明涉及一種使用氣體濃度變化的燃料氣體的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，包括:轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部，其檢測(cè)所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)；氣體濃度探測(cè)裝置，其探測(cè)所述燃料氣體的氣體濃度；氣體流量調(diào)整閥，其設(shè)在將所述燃料氣體供應(yīng)到所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體管路；調(diào)節(jié)促動(dòng)器，其操縱所述氣體流量調(diào)整閥；調(diào)節(jié)控制器，其具有操縱量計(jì)算部，在所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)，該操縱量計(jì)算部根據(jù)利用所述氣體濃度探測(cè)裝置探測(cè)的所述燃料氣體的氣體濃度計(jì)算所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量，根據(jù)該操縱量計(jì)算部計(jì)算的操縱量使調(diào)節(jié)促動(dòng)器動(dòng)作。
[0021]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)燃料氣體的濃度使調(diào)節(jié)促動(dòng)器動(dòng)作，所以能夠在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速旋轉(zhuǎn)。此外，能夠防止異常燃燒、失火等的發(fā)生。
[0022]此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，具有第一脈譜圖，其根據(jù)所述燃料氣體的氣體濃度規(guī)定所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量的增加率，所述調(diào)節(jié)控制器具有調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部，該調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部從所述第一脈譜圖讀出與通過(guò)所述氣體濃度探測(cè)裝置探測(cè)的所述燃料氣體的氣體濃度對(duì)應(yīng)的所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量增加率，所述操縱量計(jì)算部根據(jù)所述增加率計(jì)算所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量。
[0023]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一脈譜圖設(shè)定氣體流量的增加率，因此能夠迅速地進(jìn)行控制，在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速旋轉(zhuǎn)。
[0024]此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，所述第一脈譜圖根據(jù)所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)規(guī)定多個(gè)增加率，所述操縱量計(jì)算部根據(jù)與所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部中檢測(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的所述增加率計(jì)算所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量。
[0025]通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，根據(jù)所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)規(guī)定多個(gè)增加率，因此氣體流量正確地追蹤轉(zhuǎn)數(shù)的上升而增加。由此，能夠向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室供應(yīng)適量的燃料氣體，避免導(dǎo)致失火、爆震發(fā)生的情況發(fā)生。
[0026]此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，所述調(diào)節(jié)控制器具有:上限級(jí)別設(shè)定部，其根據(jù)所述燃料氣體的氣體濃度和在所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部中檢測(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量的上限值；判斷部，其比較在所述操縱量計(jì)算部計(jì)算的操縱量和所述操縱量的上限值，在所述操縱量在該上限值以上的情況下，根據(jù)該上限值操縱所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器。
[0027]所述促動(dòng)器的操縱量隨時(shí)間一起增加，因此，如果燃燒不充分等原因?qū)е掳l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)不上升，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的燃料氣體濃度變高，發(fā)生異常燃燒或者失火。本發(fā)明通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)與上述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)地選定上限值，能夠防止這樣的異常燃燒或者失火。
[0028]例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)處于怠速轉(zhuǎn)數(shù)以下的起動(dòng)時(shí)，氣體濃度的變動(dòng)等燃料氣體的不穩(wěn)定導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)沒(méi)有像所希望的那樣上升的情況下，也能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量抑制在所述上限值以下，所以能夠容易地防止失火等的發(fā)生。
[0029]另一方面，調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量在所述上限值以下時(shí)，根據(jù)燃料氣體濃度，調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部控制燃料氣體流量的增加率，因此能夠在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速旋轉(zhuǎn)。
[0030]此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的特征在于，具有第二脈譜圖，其根據(jù)所述燃料氣體的氣體濃度和所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)規(guī)定所述操縱量的上限值，所述上限級(jí)別設(shè)定部從所述第二脈譜圖讀出與利用所述氣體濃度探測(cè)裝置探測(cè)的氣體濃度對(duì)應(yīng)的上限值，設(shè)定所述操縱量的上限值。
[0031]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，與燃料氣體濃度對(duì)應(yīng)，利用脈譜圖適當(dāng)設(shè)定所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量的上限值，因此能夠迅速地進(jìn)行控制，在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速旋轉(zhuǎn)。
[0032]此外，優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述第二脈譜圖在與通過(guò)所述主室氣體的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)和與怠速對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)之間具有所述上限值，規(guī)定有與該轉(zhuǎn)數(shù)的增加對(duì)應(yīng)地增加所述上限值的曲線圖。
[0033]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，隨著從發(fā)動(dòng)機(jī)的停止到怠速為止的轉(zhuǎn)數(shù)的上升能夠密集地設(shè)定所述上限值，不僅能夠在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速旋轉(zhuǎn)，而且能夠細(xì)致地控制，所以具有減少燃料浪費(fèi)的效果
[0034]此外，本發(fā)明的特征是，具有以上說(shuō)明的任一氣體供應(yīng)控制裝置的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0035]發(fā)明的效果
[0036]根據(jù)以上所述的本發(fā)明，能夠使調(diào)節(jié)促動(dòng)器根據(jù)燃料氣體濃度動(dòng)作，能夠在短時(shí)間獲得穩(wěn)定的怠速旋轉(zhuǎn)。此外，能夠容易地防止異常燃燒、失火等的發(fā)生。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制系統(tǒng)的示意圖。
[0038]圖2是在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料控制裝置中，調(diào)節(jié)控制器的控制方框圖。
[0039]圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的燃料控制裝置的控制方框圖。
[0040]圖4是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的變化和調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出的變化的曲線圖。
[0041]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的與氣體濃度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)輸出增加率的輸出脈譜圖示意圖。
[0042]圖6是與本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的燃料氣體上限級(jí)別的輸出脈譜圖示意圖。
[0043]圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)促動(dòng)器的燃料氣體上限級(jí)別的說(shuō)明示意圖。
[0044]圖8表示現(xiàn)有技術(shù)的燃料控制系統(tǒng)示意圖。
[0045]圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)中氣體發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的變化、調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出的變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面，利用圖示的實(shí)施方式詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
[0047]但是，該實(shí)施方式公開(kāi)的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對(duì)配置等，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，不是為了限定本發(fā)明的范圍，而只不過(guò)是單純的說(shuō)明例。
[0048]圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料控制系的示意圖。
[0049]在圖1中，I是氣體發(fā)動(dòng)機(jī)(以后，簡(jiǎn)稱(chēng)“發(fā)動(dòng)機(jī)”)，2是該發(fā)動(dòng)機(jī)I的曲軸，3是將儲(chǔ)存在燃料氣體供應(yīng)部6的燃料氣體供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料氣體管路，4是設(shè)在該燃料氣體管路3，調(diào)整向發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料氣體供應(yīng)量的氣體流量調(diào)整閥，7是設(shè)在燃料氣體管路3，并且在氣體流量調(diào)整閥4的上游側(cè)，配設(shè)在燃料氣體供應(yīng)部6之間的作為氣體濃度探測(cè)裝置的氣體濃度探測(cè)部，20是控制發(fā)動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)數(shù)以及輸出的電子調(diào)節(jié)器，8是控制發(fā)動(dòng)機(jī)整體的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU (以后，簡(jiǎn)稱(chēng)“ECU”)。此外，配設(shè)在電子調(diào)節(jié)器20內(nèi)的10是調(diào)節(jié)控制器，21是驅(qū)動(dòng)所述氣體流量調(diào)整閥4的調(diào)節(jié)促動(dòng)器，5是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，將檢測(cè)信號(hào)輸出到E⑶8和調(diào)節(jié)控制器10的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)器。
[0050]如圖2所示，調(diào)節(jié)控制器10包括:轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定部12，其在從發(fā)動(dòng)機(jī)I的起動(dòng)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)之間，進(jìn)行為了隨時(shí)間提高轉(zhuǎn)數(shù)的控制設(shè)定；轉(zhuǎn)數(shù)比較部11，其比較來(lái)自轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)器5的檢測(cè)值(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù))和在轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定部12設(shè)定的轉(zhuǎn)數(shù)；調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部14，其設(shè)定調(diào)節(jié)輸出增加率；調(diào)節(jié)輸出增加率變更部13，其根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)比較部11的結(jié)果改變調(diào)節(jié)輸出；促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15，其根據(jù)調(diào)節(jié)輸出增加率變更部13的結(jié)果，計(jì)算調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的操縱量(操縱量)。
[0051]在ECU8中配設(shè)有:調(diào)節(jié)輸出增加率脈譜圖16，其根據(jù)作為氣體濃度檢測(cè)部的氣體濃度檢測(cè)器7的檢測(cè)值以及檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器5提取調(diào)節(jié)輸出增加率α ;燃料氣體上限級(jí)別脈譜圖17，其對(duì)于在轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定部12設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，在實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)不上升的情況下，提取與設(shè)定的轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的燃料氣體上限級(jí)別SLi，輸出到并排設(shè)在促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15的判斷部18。
[0052]而且，從燃料氣體上限級(jí)別脈譜圖17提取的燃料氣體上限級(jí)別SLi被輸出到配設(shè)在促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15的判斷部18。判斷部18判斷在促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15計(jì)算的操縱量是否超過(guò)了與設(shè)定的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的燃料氣體上限級(jí)別，在超過(guò)的情況下通過(guò)配設(shè)在判斷部18的上限級(jí)別設(shè)定部181限制促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15的輸出。在不超過(guò)的情況下，促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15的輸出被輸出到調(diào)節(jié)促動(dòng)器21。
[0053]根據(jù)促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15以及上限級(jí)別設(shè)定部18的結(jié)果，調(diào)節(jié)促動(dòng)器21操縱設(shè)在燃料氣體管路3的氣體流量調(diào)整閥4，控制向發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料氣體流量。
[0054]圖4表示在發(fā)動(dòng)機(jī)I中從起動(dòng)到怠速旋轉(zhuǎn)N3的動(dòng)作概要,在橫軸表示了時(shí)間t,縱軸以橫軸為基準(zhǔn)，上側(cè)表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N (rpm)，下側(cè)表示調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出S。
[0055]在本實(shí)施方式中，表示如下情況:通過(guò)轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定部12,在從起動(dòng)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)N3設(shè)定兩個(gè)位置(N1、N2)的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)位置。
[0056]在起動(dòng)時(shí)，到某一轉(zhuǎn)數(shù)位置t0為止進(jìn)行通過(guò)始動(dòng)空氣的轉(zhuǎn)數(shù)上升。
[0057]從t0的位置開(kāi)始(圖4的a點(diǎn))主室氣體供應(yīng)。從調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的a點(diǎn)的輸出SI開(kāi)始，調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出隨時(shí)間以調(diào)節(jié)輸出增加率α I增加到b點(diǎn)為止。時(shí)間(tl-to)后(t0為起點(diǎn))在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI位置，調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的輸出成為Sl+αΙΧ (tl_t0)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到NI，調(diào)節(jié)促動(dòng)器的輸出變化為調(diào)節(jié)輸出增加率a 2。
[0058]此外，在時(shí)間tl的Atl后的t2，調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的輸出變成Sl+a IX (tl-tO)+ a 2 Λ tl，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)上升到N2為止。當(dāng)達(dá)到N2時(shí)，調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的輸出變化為調(diào)節(jié)輸出增加率a 3。
[0059]在t3后調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的輸出變成Sl+a IX (tl_t0)+a 2 Λ tl+a 3 Λ t2，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到N3,達(dá)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)。
[0060]圖5是調(diào)節(jié)輸出增加率脈譜圖16，表示與氣體濃度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn))對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)輸出增加率α的輸出脈譜圖示意圖，氣體濃度高，則調(diào)節(jié)輸出增加率變低，氣體濃度低，則調(diào)節(jié)輸出增加率變高。
[0061]在圖5中，氣體濃度依次為β3>β2>β I。
[0062]該數(shù)據(jù)被輸入到調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部14，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)輸出增加率變更部13、促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15，操縱調(diào)節(jié)促動(dòng)器21，氣體流量調(diào)整閥4實(shí)施氣體流量調(diào)整。
[0063]但是，在圖4中考慮，即使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N經(jīng)過(guò)tl，也不上升到Ne以上的情況。原因是產(chǎn)生了不完全燃燒、燃料和吸入空氣的空氣燃料比變得不正確等問(wèn)題。
[0064]在這種情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)維持Ne的轉(zhuǎn)數(shù)的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)促動(dòng)器的輸出經(jīng)過(guò)時(shí)間變成Sl+a IX (t3-t0)(在t3時(shí)刻)，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室繼續(xù)燃料氣體的供應(yīng)。其結(jié)果是，燃燒室進(jìn)行燃料氣體的過(guò)濃化。
[0065]例如，在起動(dòng)時(shí)，通過(guò)始動(dòng)空氣的旋轉(zhuǎn)上升NO (N零)后，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)I的主室氣體的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始(to)后，在即使經(jīng)過(guò)時(shí)間tl (參照?qǐng)D4)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也不從Ne上升的情況下，調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出在從a點(diǎn)到e點(diǎn)(圖7)
[0066]變成Sl+αΙΧ (t3_t0)(在t3時(shí)刻)，在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室與調(diào)節(jié)促動(dòng)器輸出(Sl+a IX (t3_t0))成比例地繼續(xù)燃料氣體的供應(yīng)增加。因此，本發(fā)明如圖7所示，在配設(shè)于促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15的判斷部18的上限級(jí)別設(shè)定部181使輸出限制值進(jìn)行限制促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15的操縱量的限制，從而不進(jìn)行作為上限級(jí)別設(shè)定值的e點(diǎn)以上的輸出。
[0067]該判斷部18根據(jù)配設(shè)在E⑶8內(nèi)的燃料氣體上限級(jí)別脈譜圖17進(jìn)行控制。
[0068]如圖6所示，上限級(jí)別設(shè)定值在每個(gè)燃料氣體濃度通過(guò)實(shí)驗(yàn)等求出與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N (轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn))對(duì)應(yīng)的燃料氣體上限級(jí)別SLi，作成燃料氣體上限級(jí)別脈譜圖17，將其存儲(chǔ)在ECU8 (參照?qǐng)D2)。
[0069]圖6表示決定燃料氣體上限級(jí)別的燃料氣體上限級(jí)別脈譜圖17的示意圖，在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn))，氣體濃度高，則燃料氣體上限級(jí)別變低，氣體濃度第，則燃料氣體上限級(jí)別變高。
[0070]在圖6中，氣體濃度依次為Y 3> Y 2> Y I。
[0071]此外，燃料氣體上限級(jí)別(虛線)是相對(duì)于發(fā)生異常燃燒、失火的空氣燃料比具有余量的值。[0072]圖7表示與本實(shí)施方式涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)促動(dòng)器的燃料氣體上限級(jí)別的說(shuō)明示意圖。
[0073]起動(dòng)時(shí)，在通過(guò)始動(dòng)空氣的旋轉(zhuǎn)上升NO (N零)后，在通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)I的主室氣體的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始(t0)后，調(diào)節(jié)促動(dòng)器21的輸出以α?從a點(diǎn)進(jìn)行到b點(diǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)不上升到Ne以上的情況下，調(diào)節(jié)燃料氣體上限級(jí)別變成到達(dá)SI和SLl之間的SLe，不進(jìn)行其以上的輸出。
[0074]而且，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N在從a點(diǎn)到b點(diǎn)以α I順利地上升，但在從b點(diǎn)到c點(diǎn)之間，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)沒(méi)有達(dá)到N2，不上升到Nf以上的情況下，調(diào)節(jié)燃料氣體上限級(jí)別成為到達(dá)SLl和SL2之間的SLf，不進(jìn)行其以上的輸出。
[0075]在圖2的說(shuō)明中通過(guò)調(diào)節(jié)輸出增加率脈譜圖16、燃料氣體上限級(jí)別脈譜圖17獲得對(duì)應(yīng)于各氣體濃度的曲線圖，之后通過(guò)曲線圖與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)地設(shè)定增加率α、上限級(jí)別SL，但也可以根據(jù)氣體濃度檢測(cè)和轉(zhuǎn)數(shù)通過(guò)所述脈譜圖直接提取增加率α、上限級(jí)別SL0 (在圖3的控制流程中是這樣說(shuō)明的。)
[0076]圖3表示本實(shí)施方式的控制流程圖，從步驟SI開(kāi)始，在步驟S2中，在轉(zhuǎn)變點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定部12提前設(shè)定用于階段性地改變?cè)黾勇师烈约吧舷藜?jí)別SL的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)N1、Ν2......ο
[0077]之后在步驟S3檢測(cè)燃料氣體的氣體濃度(例如甲烷“CH4”)，輸出到E⑶8。在步驟S4檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)，輸出到E⑶8。(此外，步驟S2、S3的順序沒(méi)有限制)在步驟S5根據(jù)氣體濃度％和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N在調(diào)節(jié)輸出增加率脈譜圖16提取調(diào)節(jié)輸出增加率α，輸出到調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部14。在步驟S6，調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部14決定調(diào)節(jié)輸出增加率α。在步驟S7,比較轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI和實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)。在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI〉實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，選擇YES進(jìn)入步驟S8。( 實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)入在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)設(shè)定部12設(shè)定的區(qū)間(NO?NI)的情況)
[0078]此外，在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)Nl〈實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)的情況(實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)設(shè)定部12設(shè)定的區(qū)間(NO?NI) — (NI?Ν2)過(guò)渡的情況)下，選擇NO進(jìn)入步驟S14，在步驟S14將調(diào)節(jié)輸出增加率改變?yōu)棣?I — α 2，返回步驟S6。
[0079]在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)NI〉實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，在步驟S8，在促動(dòng)器操縱量計(jì)算部15進(jìn)行促動(dòng)器操縱量的計(jì)算。在步驟S9，比較燃料氣體上限級(jí)別和計(jì)算的促動(dòng)器操縱量。
[0080]在燃料氣體上限級(jí)別SLi (在此，成為在從SI到SLl之間線性插補(bǔ)的SLi)>計(jì)算的操縱量的情況下，判斷為沒(méi)有達(dá)到燃料氣體上限級(jí)別SLi，選擇YES進(jìn)入步驟S10，在步驟SlO選定計(jì)算的操縱量。
[0081]另一方面，在燃料氣體上限級(jí)別SLi〈計(jì)算的操縱量的情況下，判斷為達(dá)到了燃料氣體上限級(jí)別SLi，進(jìn)入步驟S11。在步驟Sll中，因?yàn)樵黾舆@以上的燃料氣體供應(yīng)率導(dǎo)致失火、異常燃燒等，所以上限級(jí)別設(shè)定部18動(dòng)作，選定燃料氣體限制值。
[0082]在步驟S12中，調(diào)節(jié)促動(dòng)器21根據(jù)步驟SlO或者步驟Sll的結(jié)果進(jìn)行動(dòng)作，在步驟S13中氣體流量調(diào)整閥4被操縱，進(jìn)行向發(fā)動(dòng)機(jī)I的燃料氣體供應(yīng)控制。
[0083]通過(guò)上述的方式,從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)為止的每個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)檢測(cè)燃料氣體的濃度，根據(jù)該濃度改變調(diào)節(jié)輸出增加率，并且在每個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)設(shè)置燃料氣體供應(yīng)限度值，由此防止在燃燒室中的燃料氣體的過(guò)濃或者稀薄，防止燃料氣體的異常燃燒或者失火等，能夠迅速并且可靠地實(shí)施從發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)為止的轉(zhuǎn)數(shù)上升。
[0084]此外，即使在使用煤礦瓦斯等燃料氣體濃度容易變動(dòng)的燃料氣體的情況下，通過(guò)在轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)設(shè)定部12設(shè)定的每個(gè)區(qū)間(NO?NI)、(NI?N2)、(N2?N3)設(shè)置燃料氣體供應(yīng)限度值，不僅防止甲烷氣體濃度降低導(dǎo)致的失火，而且能夠抑制不必要的燃料氣體排出，因此對(duì)節(jié)能、環(huán)境等帶來(lái)良好效果。
[0085]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0086]適用于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，將在煤礦等坑內(nèi)發(fā)生的甲烷等作為燃料氣體直接導(dǎo)入氣缸(燃燒室)內(nèi)，根據(jù)導(dǎo)入的燃料氣體的濃度改變?nèi)剂蠚怏w導(dǎo)入量，能夠可靠并且迅速地實(shí)施從發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)到怠速轉(zhuǎn)數(shù)為止的轉(zhuǎn)數(shù)上升。
[0087]符號(hào)說(shuō)明
[0088]I發(fā)動(dòng)機(jī)3燃料氣體管路4氣體流量調(diào)整閥5轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)器6燃料氣體供應(yīng)部7氣體濃度探測(cè)部8 ECU (發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)10調(diào)節(jié)控制器12轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變點(diǎn)設(shè)定部13調(diào)節(jié)輸出增加率變更部14調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部15促動(dòng)器操縱量計(jì)算部16調(diào)節(jié)輸出增加率脈譜圖17燃料氣體流量限制脈譜圖21調(diào)節(jié)促動(dòng)器
【權(quán)利要求】
1.一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其使用氣體濃度變化的燃料氣體，其特征在于，包括: 轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部，其檢測(cè)所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)； 氣體濃度探測(cè)裝置，其探測(cè)所述燃料氣體的氣體濃度； 氣體流量調(diào)整閥，其設(shè)在將所述燃料氣體供應(yīng)到所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體管路； 調(diào)節(jié)促動(dòng)器，其操縱所述氣體流量調(diào)整閥； 調(diào)節(jié)控制器，其具有操縱量計(jì)算部，在所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)，該操縱量計(jì)算部根據(jù)利用所述氣體濃度探測(cè)裝置探測(cè)的所述燃料氣體的氣體濃度計(jì)算所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量，并且根據(jù)該操縱量計(jì)算部計(jì)算的操縱量使調(diào)節(jié)促動(dòng)器動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 具有第一脈譜圖，其根據(jù)所述燃料氣體的氣體濃度規(guī)定所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量的增加率， 所述調(diào)節(jié)控制器具有調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部，該調(diào)節(jié)輸出增加率設(shè)定部從所述第一脈譜圖讀出與通過(guò)所述氣體濃度探測(cè)裝置探測(cè)的所述燃料氣體的氣體濃度對(duì)應(yīng)的所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量的增加率， 所述操縱量計(jì)算部根據(jù)所述增加率計(jì)算所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述第一脈譜圖根據(jù)所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)規(guī)定多個(gè)增加率， 所述操縱量計(jì)算部根據(jù)與所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部中檢測(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)的所述增加率計(jì)算所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述調(diào)節(jié)控制器具有: 上限級(jí)別設(shè)定部，其根據(jù)所述燃料氣體的氣體濃度和在所述轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部中檢測(cè)的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器的操縱量的上限值； 判斷部，其比較在所述操縱量計(jì)算部計(jì)算的操縱量和所述操縱量的上限值，所述操縱量在該上限值以上的情況下，根據(jù)該上限值操縱所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 具有第二脈譜圖，其根據(jù)所述燃料氣體的氣體濃度和所述氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)規(guī)定所述操縱量的上限值， 所述上限級(jí)別設(shè)定部從所述第二脈譜圖讀出與利用所述氣體濃度探測(cè)裝置探測(cè)的氣體濃度對(duì)應(yīng)的上限值，設(shè)定所述操縱量的上限值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述第二脈譜圖在與通過(guò)所述主室氣體的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)和與怠速對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)之間具有所述上限值，規(guī)定有與該轉(zhuǎn)數(shù)的增加對(duì)應(yīng)而增加所述上限值的曲線圖。
7.一種氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制裝置。
【文檔編號(hào)】F02M21/02GK103443436SQ201180069408
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】石田道靖, 江崎穰 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社