JP2008038782A - Engine stall preventive control device of engine-driven type heat pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン駆動式ヒートポンプのエンスト防止装置の構成及び制御技術に関する。 The present invention relates to a configuration and control technology of an engine stall prevention device for an engine-driven heat pump.
従来、空気調和機の一つであり、圧縮機をエンジンで駆動する構成とされたエンジン駆動式ヒートポンプは公知である。圧縮機は、エンジンとクラッチを介して接続されている。圧縮機は、クラッチのON/OFFによって、エンジンの動力を断・接される構成とされている。
エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、例えば起動時にクラッチをONとしたときに、エンジントルクが不十分であるとエンスト(エンジン・ストール)が発生する。ここで、エンジントルクが不十分である原因として、圧縮機との接続による回転慣性マス増加が挙げられる。
例えば、特許文献1は、エンジン駆動式ヒートポンプのエンスト防止する制御構成を開示している。特許文献1の制御構成は、圧縮機接続時に冷媒圧力に基づいてエンジンへの混合ガス量を増加させてエンジン回転数を高くすることでエンストの防止を図っている。
In the engine-driven heat pump, for example, when the clutch is turned on at the time of startup, engine stall occurs if the engine torque is insufficient. Here, the cause of insufficient engine torque is an increase in rotational inertia mass due to connection with the compressor.
For example, Patent Document 1 discloses a control configuration that prevents engine stall of an engine-driven heat pump. The control configuration of Patent Document 1 attempts to prevent engine stall by increasing the engine speed by increasing the amount of gas mixture to the engine based on the refrigerant pressure when the compressor is connected.
しかし、特許文献1の制御構成は、圧縮機を2台搭載したエンジン駆動式ヒートポンプにおいて2台目の圧縮機を駆動する際のみを想定している。つまり、エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、冷媒圧力が立ち上がっていない運転開始時には適用出来ない。
そこで、解決しようとする課題は、エンジン駆動式ヒートポンプの運転開始時において、エンストを防止することである。
However, the control configuration of Patent Document 1 assumes only when driving a second compressor in an engine-driven heat pump equipped with two compressors. That is, the engine-driven heat pump cannot be applied at the start of operation when the refrigerant pressure does not rise.
Therefore, the problem to be solved is to prevent engine stall at the start of operation of the engine-driven heat pump.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、燃料ガス流量を調整する燃料調量弁と、エンジン燃焼室へ供給される空気と燃料ガスとの混合気流量を調整するスロットル弁と、前記エンジンと圧縮機との断接を行なうクラッチ機構とを有するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記クラッチ機構による前記エンジンと前記圧縮機との接続信号が出力されるのと同期して前記スロットルに所定開度増加信号を出力するものである。 That is, in claim 1, a fuel metering valve for adjusting a fuel gas flow rate, a throttle valve for adjusting a mixed gas flow rate of air and fuel gas supplied to the engine combustion chamber, and the engine and the compressor An engine-driven heat pump having a clutch mechanism for connecting and disconnecting, wherein a predetermined opening increase signal is output to the throttle in synchronization with a connection signal between the engine and the compressor being output by the clutch mechanism It is.
請求項2においては、請求項1記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記所定開度増加信号は前記圧縮機と前記エンジンの接続による前記エンジンの回転数低下を復帰するために必要なスロットル開度の増加分の実測結果に基づき予め決定されているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the engine-driven heat pump according to the first aspect, the predetermined opening degree increase signal indicates a throttle opening degree necessary for returning a decrease in the engine speed due to the connection between the compressor and the engine. This is determined in advance based on the actual measurement result of the increase.
請求項3においては、請求項1記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記所定開度増加信号は前記圧縮機の接続による前記エンジンの回転数低下予測と前記エンジンの燃焼特性による回転数変動特性に基づき算定されるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the engine-driven heat pump according to the first aspect, the predetermined opening increase signal is based on a prediction of a decrease in the engine speed due to the connection of the compressor and a speed fluctuation characteristic due to a combustion characteristic of the engine. It is calculated.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、クラッチ接続に同期して所定のスロットル開度増加分だけ燃焼室への混合ガス量を増量してエンジン回転数を強制的に高める。このようにして、クラッチ接続のときの圧縮機回転慣性マス増加等によるエンジン回転数の落ち込みを吸収できる。つまり、フィードバック制御である従来のエンジン回転数制御では追従できないエンジン回転数の過渡の低下を低減して、エンジン・ストールを防止できる。 According to the first aspect of the present invention, the engine speed is forcibly increased by increasing the amount of gas mixture into the combustion chamber by a predetermined increase in throttle opening in synchronization with clutch engagement. In this way, it is possible to absorb a drop in engine speed due to an increase in compressor rotational inertia mass when the clutch is engaged. That is, the engine stall can be prevented by reducing the decrease in the engine speed transient that cannot be followed by the conventional engine speed control that is feedback control.
請求項2においては、予めスロットル開度増加分を実験により決定する。このようにして、請求項1の効果に加え、スロットル開度増加分による混合ガス増量の過不足を最小限に抑えることができる。 According to the second aspect, the increase in the throttle opening is determined in advance by experiment. In this way, in addition to the effect of the first aspect, the excess or deficiency of the gas mixture increase due to the increase in the throttle opening can be minimized.
請求項3においては、予めスロットル開度増加量分をエンジンの燃焼特性(使用燃料又は空燃比)に応じて決定する。このようにして、請求項1の効果に加え、混合気増量分の過不足を最小限に抑えることができる。また、実測工数を省略することができる。 According to the third aspect of the present invention, the amount of increase in the throttle opening is determined in advance according to the combustion characteristics (used fuel or air-fuel ratio) of the engine. In this way, in addition to the effect of the first aspect, excess and deficiency for the increased amount of air-fuel mixture can be minimized. Further, the actual man-hours can be omitted.
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示した冷媒回路図、図2は同じくエンジンの吸排気系統の構成を示した模式図、図3はクラッチON時のエンジン回転数Nを示したグラフ図である。
図4はエンスト防止装置を示したブロック図、図5はエンスト防止制御によるクラッチON時のエンジン回転数Nを示したグラフ図、図6は機種毎によるスロットル開度増加量ΔPを示したテーブル図である。
図7は使用燃料毎によるスロットル開度増加量ΔPを示したテーブル図、図8は使用燃料及び空燃比によるスロットル開度増加量ΔPを示したテーブル図である。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing an overall configuration of an engine-driven heat pump according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an intake / exhaust system of the engine, and FIG. FIG. 5 is a graph showing an engine speed N.
4 is a block diagram showing the engine stall prevention device, FIG. 5 is a graph showing the engine speed N when the clutch is turned on by engine stall prevention control, and FIG. 6 is a table showing the throttle opening increase ΔP for each model. It is.
FIG. 7 is a table showing the throttle opening increase ΔP for each fuel used, and FIG. 8 is a table showing the throttle opening increase ΔP for the fuel used and the air-fuel ratio.
まず、図1を用いて、本発明の実施例であるエンジン駆動式ヒートポンプ1の冷媒回路構成について詳細に説明する。
図1に示すように、エンジン駆動式ヒートポンプ1は、室外機2と室内機3からなる空気調和機である。エンジン駆動式ヒートポンプ1は、エンジン8によって圧縮機10を駆動する。圧縮機10への動力の断接、すなわち圧縮機10の運転・停止の切り換えは、クラッチ9のОN/ОFFにより行われる。
エンジン駆動式ヒートポンプ1は、駆動源としてのエンジン8から動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機10と、この圧縮機10の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁18と、冷房時に圧縮機10から四方弁18を介して吐出冷媒が供給される室外熱交換器5と、この室外熱交換器5を室外空気と熱交換させる室外ファン11と、暖房時に圧縮機10から四方弁18を介して吐出冷媒が供給される室内熱交換器6と、この室内熱交換器6を室内空気と熱交換させる室内ファン12と、室外熱交換器5と室内熱交換器6との間に配設される室外熱交換器用膨張弁15とから構成されている。
First, the refrigerant circuit configuration of an engine-driven heat pump 1 that is an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the engine-driven heat pump 1 is an air conditioner including an outdoor unit 2 and an indoor unit 3. The engine driven heat pump 1 drives the compressor 10 by the engine 8. Connection / disconnection of power to the compressor 10, that is, switching of operation / stop of the compressor 10 is performed by ON / OFF of the clutch 9.
The engine-driven heat pump 1 includes a compressor 10 that obtains power from an engine 8 as a drive source and compresses refrigerant, and a four-way valve that is connected to the discharge side of the compressor 10 and switches the refrigerant flow during cooling and heating. 18, an outdoor heat exchanger 5 to which discharged refrigerant is supplied from the compressor 10 via the four-way valve 18 during cooling, an outdoor fan 11 that exchanges heat between the outdoor heat exchanger 5 and outdoor air, and a compressor during heating An indoor heat exchanger 6 to which discharged refrigerant is supplied from 10 through a four-way valve 18, an indoor fan 12 for exchanging heat between the indoor heat exchanger 6 and indoor air, an outdoor heat exchanger 5 and an indoor heat exchanger 6 And an expansion valve 15 for an outdoor heat exchanger disposed between the two.
圧縮機10は、吸入側からガス冷媒を吸引・圧縮し、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機10の吐出側には、吐出経路31を介して四方弁18が接続されており、この吐出経路31にはガス冷媒中に含まれる冷凍機油を分離して圧縮機10の吸入側に戻すためのオイルセパレータ21が設けられている。すなわち、圧縮機10から吐出されるガス冷媒は、オイルセパレータ21を介して四方弁18へと流入し、この四方弁18にて所定の方向に導かれる。また、圧縮機10に吸引されるガス冷媒も四方弁18にて導かれるため、圧縮機10の冷媒吸入側と四方弁18とは吸入経路30により接続されている。 The compressor 10 sucks and compresses the gas refrigerant from the suction side, and discharges the high-temperature and high-pressure gas refrigerant. A four-way valve 18 is connected to the discharge side of the compressor 10 via a discharge path 31. The refrigerating machine oil contained in the gas refrigerant is separated into the discharge path 31 and returned to the suction side of the compressor 10. An oil separator 21 is provided. That is, the gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the four-way valve 18 through the oil separator 21 and is guided in a predetermined direction by the four-way valve 18. Further, since the gas refrigerant sucked into the compressor 10 is also guided by the four-way valve 18, the refrigerant suction side of the compressor 10 and the four-way valve 18 are connected by the suction path 30.
四方弁18は、室外熱交換器5の一端側に接続されており、この室外熱交換器5の他端側には、レシーバ20が接続されている。一方、室内熱交換器6は、一端が液経路32を介してレシーバ20に接続されており、他端は四方弁18に接続されている。
廃熱回収器7は、前記室外熱交換器用膨張弁15とレシーバ20の間から分岐し、吸入経路30に接続される廃熱回収経路33に設けられている。廃熱回収経路33には、吸入経路30に向かって廃熱回収器膨張弁17、過冷却熱交換器4、廃熱回収器7順にて、これらが直列に接続されている。
The four-way valve 18 is connected to one end side of the outdoor heat exchanger 5, and the receiver 20 is connected to the other end side of the outdoor heat exchanger 5. On the other hand, the indoor heat exchanger 6 has one end connected to the receiver 20 via the liquid path 32 and the other end connected to the four-way valve 18.
The waste heat recovery unit 7 branches from between the outdoor heat exchanger expansion valve 15 and the receiver 20 and is provided in a waste heat recovery path 33 connected to the suction path 30. The waste heat recovery path 33 is connected in series in the order of the waste heat recovery unit expansion valve 17, the supercooling heat exchanger 4, and the waste heat recovery unit 7 toward the suction path 30.
Electronic Contorol Unit(以下ECU40とする)は、各圧力センサー及び温度センサーに基づいて、エンジン8、クラッチ9、各膨張弁及び各電磁弁を制御してエンジン駆動式ヒートポンプ1の冷房又は暖房運転を行なう。本実施例では、室外機2の吸込みに設けられる外気温度センサー29と、室内機3の吸込みに設けられる室内温度センサー28とがECU40に接続されていることを特記しておく。 The Electronic Control Unit (hereinafter referred to as ECU 40) controls the engine 8, the clutch 9, each expansion valve, and each electromagnetic valve based on each pressure sensor and temperature sensor to perform cooling or heating operation of the engine-driven heat pump 1. . In this embodiment, it should be noted that an outdoor temperature sensor 29 provided for suction of the outdoor unit 2 and an indoor temperature sensor 28 provided for suction of the indoor unit 3 are connected to the ECU 40.
次に、図2を用いて、エンジン駆動式ヒートポンプ1の駆動源であるエンジン8について詳細に説明する。
図2に示すように、エンジン8は、天然ガス等の気体状の燃料を用いるいわゆるガスエンジンであり、シリンダブロック51、点火プラグ52、吸気バルブ53、排気バルブ54、ピストン55、クランク軸56、回転ピックアップ(回転数検知手段)57を備えている。
シリンダブロック51は、エンジン8の構造体を成す部材である。燃焼室51aは混合ガスを燃焼させるための空間であり、シリンダブロック51上部のシリンダヘッド50とピストン55の頂部で形成され、吸気配管41および排気配管43と連通可能である。
吸気配管41は、外部から空気を取り込み、該空気と燃料とを後述するミキサ60により混合して生成した混合ガスをエンジン8に供給するための配管である。吸気配管41の一端には吸気配管41内に導入される空気中に含まれる塵挨等を除去するためのエアクリーナ42が設けられ、吸気配管41の他端はエンジン8のシリンダブロック51上部の吸気マニホールドに接続される。
排気配管43は、燃焼室51aで混合ガスが燃焼することにより生成する排気ガスをエンジン8の外部に排出するための配管である。排気配管43の一端はエンジン8のシリンダブロック51上部の排気マニホールドに接続され、他端はマフラー(図示略)に接続される。
Next, the engine 8 that is a drive source of the engine-driven heat pump 1 will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the engine 8 is a so-called gas engine using a gaseous fuel such as natural gas, and includes a cylinder block 51, a spark plug 52, an intake valve 53, an exhaust valve 54, a piston 55, a crankshaft 56, A rotary pickup (rotational speed detection means) 57 is provided.
The cylinder block 51 is a member that forms the structure of the engine 8. The combustion chamber 51 a is a space for burning the mixed gas, is formed at the top of the cylinder head 50 and the piston 55 above the cylinder block 51, and can communicate with the intake pipe 41 and the exhaust pipe 43.
The intake pipe 41 is a pipe for taking in air from the outside and supplying the mixed gas generated by mixing the air and fuel by a mixer 60 described later to the engine 8. One end of the intake pipe 41 is provided with an air cleaner 42 for removing dust and the like contained in the air introduced into the intake pipe 41, and the other end of the intake pipe 41 is the intake air above the cylinder block 51 of the engine 8. Connected to the manifold.
The exhaust pipe 43 is a pipe for discharging the exhaust gas generated when the mixed gas burns in the combustion chamber 51 a to the outside of the engine 8. One end of the exhaust pipe 43 is connected to an exhaust manifold above the cylinder block 51 of the engine 8 and the other end is connected to a muffler (not shown).
点火プラグ52は、シリンダヘッド50に設けられ、その先端部が燃焼室51aの内部に配置される。点火プラグ52は、火花を発生することにより、燃焼室51aに供給された混合ガスを燃焼させる。
吸気バルブ53は、シリンダヘッド50において吸気配管41と燃焼室51aの中途部に設けられ、開閉動作を行なうことにより吸気配管41と燃焼室51aとを連通または閉塞する弁である。
排気バルブ54は、シリンダヘッド50において排気配管43と燃焼室51aの中途部に設けられ、開閉動作を行なうことにより排気配管43と燃焼室51aとを連通または閉塞する弁である。
ピストン55は、燃焼室51aの内周面に気密的に摺動することにより往復運動する部材である。ピストン55は、燃焼室51aに供給された混合ガスが燃焼し、膨張することにより下方(燃焼室51aの体積が大きくなる方)に摺動する。
クランク軸56はコンロッドを介してピストン55に回動可能に枢着された軸であり、ピストン55の往復運動を回転運動に変換する。
回転ピックアップ57は、クランク軸56の回転数すなわちエンジン8の回転数を検出する回転数検出手段である。
The spark plug 52 is provided in the cylinder head 50, and the tip thereof is disposed inside the combustion chamber 51a. The spark plug 52 burns the mixed gas supplied to the combustion chamber 51a by generating a spark.
The intake valve 53 is a valve provided in the middle of the intake pipe 41 and the combustion chamber 51a in the cylinder head 50, and connects or closes the intake pipe 41 and the combustion chamber 51a by performing an opening / closing operation.
The exhaust valve 54 is a valve provided in the middle of the exhaust pipe 43 and the combustion chamber 51a in the cylinder head 50, and connects or closes the exhaust pipe 43 and the combustion chamber 51a by performing an opening / closing operation.
The piston 55 is a member that reciprocates by sliding in an airtight manner on the inner peripheral surface of the combustion chamber 51a. The piston 55 slides downward (the direction in which the volume of the combustion chamber 51a increases) when the mixed gas supplied to the combustion chamber 51a burns and expands.
The crankshaft 56 is a shaft pivotally attached to the piston 55 via a connecting rod, and converts the reciprocating motion of the piston 55 into rotational motion.
The rotary pickup 57 is a rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the crankshaft 56, that is, the rotational speed of the engine 8.
次に、同じく図2を用いてエンジン8の燃料混合手段であるミキサ60について、詳細に説明する。
ミキサ60は、所望の空燃比の混合ガスを生成してエンジン8に供給する混合手段である。ミキサ60は、主にベンチュリ63、燃料供給配管44、燃料調量弁65、スロットル弁66を備えている。
ベンチュリ63は、吸気配管41の内面、かつ、吸気配管41と燃料供給配管44との接続部分に設けられる。ベンチュリ63は該ベンチュリ63が設けられている部分を通過する空気の圧力を低下させることにより、燃料供給配管44内の燃料との間に差圧を生じさせ、該燃料を燃料供給配管44から吸気配管41に供給する。その結果、混合ガスが生成される。
燃料調量弁65は、燃料供給配管44の中途部に設けられ、その開度を0%から100%の間で任意に変化させることにより燃料供給配管44を通過する燃料の量、ひいては混合ガスに含まれる燃料の量を調整する弁である。
スロットル弁66は、吸気配管41の中途部において、ベンチュリ63が設けられている部分よりも下流側に設けられ、その開度を0%から100%の間で任意に変化させることによりエンジン8への混合ガスの供給量を調整する弁である。
なお、本明細書における「弁の開度」は、弁を閉じているときに0%とし、弁が完全に開いているとき、すなわち、弁を通過する気体や液体等の流体の流量が最大となるときに100%とする。
ECU40は、回転ピックアップ57により検出されたエンジン回転数Nが目標回転数に近づくように、スロットル弁66及び燃料調量弁65を制御して、燃焼室51aへ供給する混合ガスを調整する。
Next, the mixer 60 which is the fuel mixing means of the engine 8 will be described in detail with reference to FIG.
The mixer 60 is a mixing unit that generates a mixed gas having a desired air-fuel ratio and supplies the mixed gas to the engine 8. The mixer 60 mainly includes a venturi 63, a fuel supply pipe 44, a fuel metering valve 65, and a throttle valve 66.
The venturi 63 is provided on the inner surface of the intake pipe 41 and at a connection portion between the intake pipe 41 and the fuel supply pipe 44. The venturi 63 reduces the pressure of the air passing through the portion where the venturi 63 is provided, thereby generating a differential pressure with the fuel in the fuel supply pipe 44, and sucking the fuel from the fuel supply pipe 44. Supply to the pipe 41. As a result, a mixed gas is generated.
The fuel metering valve 65 is provided in the middle of the fuel supply pipe 44, and the amount of fuel that passes through the fuel supply pipe 44 by changing the opening degree arbitrarily between 0% and 100%, and hence the mixed gas Is a valve that adjusts the amount of fuel contained in the fuel.
The throttle valve 66 is provided in the middle of the intake pipe 41 on the downstream side of the portion where the venturi 63 is provided, and the opening degree is arbitrarily changed between 0% and 100% to the engine 8. This is a valve for adjusting the supply amount of the mixed gas.
In this specification, the “valve opening” is 0% when the valve is closed, and when the valve is fully open, that is, the flow rate of fluid such as gas or liquid passing through the valve is maximum. When it becomes, it is set as 100%.
The ECU 40 adjusts the mixed gas supplied to the combustion chamber 51a by controlling the throttle valve 66 and the fuel metering valve 65 so that the engine speed N detected by the rotary pickup 57 approaches the target speed.
次に、図3を用いて、クラッチ9接続前後のエンジン回転数Nの変化について説明する。
図3は、エンジン8の起動時におけるクラッチ9のОN/ОFF、スロットル開度P及びエンジン回転数Nの時系列変化をそれぞれ示している。ここで、図3は、横軸を時間軸、縦軸をエンジン回転数N、スロットル弁66の開度P及びクラッチ9のОN/ОFFにて示している。
まず、t0において、セルモータ(図示略)によりエンジン8が始動する。次に、t1において、スロットル弁66が開いて混合ガスが燃焼室51aに送られ、点火プラグ52を所定のタイミングでスパークさせて、エンジン8の自立回転が始まる。そして、t2において、クラッチ9の接続による抵抗、圧縮機10において圧縮仕事が開始されることによる抵抗、又は圧縮機10との接続による回転慣性マス増加が原因となり、エンジン回転数Nが一時的に低下する(図3中に示すA)。
このクラッチ9接続後のエンジン回転数Nの低下は、エンスト(エンジン・ストール)の発生原因となる。このとき、スロットル弁66は、フィードバック制御によってエンジン回転数Nの低下に追従するが、過渡的な低下に対しては追従できない。
Next, changes in the engine speed N before and after the clutch 9 is connected will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows time-series changes in ON / OFF of the clutch 9, the throttle opening P, and the engine speed N when the engine 8 is started. Here, in FIG. 3, the horizontal axis indicates the time axis, the vertical axis indicates the engine speed N, the opening degree P of the throttle valve 66, and the ON / OFF of the clutch 9.
First, at t0, the engine 8 is started by a cell motor (not shown). Next, at t1, the throttle valve 66 is opened, the mixed gas is sent to the combustion chamber 51a, the spark plug 52 is sparked at a predetermined timing, and the engine 8 starts to rotate independently. Then, at t2, the engine speed N is temporarily increased due to the resistance due to the connection of the clutch 9, the resistance due to the start of compression work in the compressor 10, or the increase of the rotational inertia mass due to the connection with the compressor 10. It decreases (A shown in FIG. 3).
The decrease in the engine speed N after the clutch 9 is connected causes an engine stall (engine stall). At this time, the throttle valve 66 follows the decrease in the engine speed N by feedback control, but cannot follow the transient decrease.
ここで、図4を用いて、本発明であるエンスト防止装置70について詳細に説明する。
図4に示すように、エンスト防止装置70は、従来技術であるエンジン回転数制御装置71に付加するように構成されている。
エンジン回転数制御装置71は、出力信号経路にスロットル開度算出手段76、スロットル弁66及びエンジン8を配置し、フィードバック経路に回転ピックアップ57を配置し、入力経路に目標回転数設定手段77を配置する構成とされている。
エンスト防止装置70は、スロットル開度増加量設定手段75の出力がエンジン回転数制御装置71の出力信号経路にあるスロットル開度算出手段76とスロットル弁66との間に介入するように配置する構成とされている。スロットル開度増加量設定手段75は、クラッチON信号が入力されると作動する。
このような構成とすることで、回転ピックアップ57によってエンジン回転数Nが検出され、エンジン回転数Nとエンジン目標回転数設定手段77によって設定された目標回転数Nmとの偏差が小さくなるようにスロットル開度算出手段76によってスロットル開度Pが算出され、このスロットル開度Pにスロットル開度増加量設定手段75によって予め設定されたスロットル開度増加量ΔPが加算され、スロットル弁66によって調整された混合ガスが燃料室51aに送られ、エンジン8を駆動する。
つまり、スロットル開度増加量ΔPは、フィードフォワード制御としてスロットル開度Pに加算される。
Here, the engine stall prevention device 70 according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the engine stall prevention device 70 is configured to be added to an engine speed control device 71 which is a conventional technique.
The engine speed control device 71 arranges the throttle opening degree calculation means 76, the throttle valve 66 and the engine 8 in the output signal path, the rotary pickup 57 in the feedback path, and the target speed setting means 77 in the input path. It is supposed to be configured.
The engine stall prevention device 70 is arranged so that the output of the throttle opening increase amount setting means 75 intervenes between the throttle opening calculation means 76 and the throttle valve 66 in the output signal path of the engine speed control device 71. It is said that. The throttle opening increase amount setting means 75 operates when a clutch ON signal is input.
With such a configuration, the engine speed N is detected by the rotary pickup 57, and the throttle is set so that the deviation between the engine speed N and the target speed Nm set by the engine target speed setting means 77 becomes small. The throttle opening P is calculated by the opening calculation means 76, and the throttle opening increase amount ΔP preset by the throttle opening increase amount setting means 75 is added to the throttle opening P and adjusted by the throttle valve 66. The mixed gas is sent to the fuel chamber 51a to drive the engine 8.
That is, the throttle opening increase amount ΔP is added to the throttle opening P as feedforward control.
次に、図5を用いて、エンスト防止装置70によるエンスト防止制御について詳細に説明する。
図5は、エンスト防止装置70を用いたエンジン8の起動時におけるクラッチ9のОN/ОFF、スロットル開度P及びエンジン回転数Nの時系列変化をそれぞれ示している。なお、図5は、横軸及び縦軸を図3同様としているため説明は省略する。
ここで、t0、t1までの経過は図3と同様である。
次に、t2において、このクラッチ9の接続信号の出力に同期して、スロットル開度Pにスロットル開度増加量ΔP分の増加信号が出力される。この結果として、混合ガスがΔPの開度分多く燃料室51aに送られるので、エンジン回転数Nの低下が低減される。
このようにして、スロットル開度増加量ΔPをクラッチ9の接続と同期して加えることで、クラッチ9の接続時に発生する過渡的なエンジン回転数Nの低下を低減できる。つまり、エンジン・ストールの発生を防止できる。つまり、フィードバック制御である従来のエンジン回転数制御装置71では追従できないエンジン回転数Nの過渡の低下を、フィードフォワード制御によって事前に制御して低減することで、エンジン・ストールを防止できる。
Next, the engine stall prevention control by the engine stall prevention apparatus 70 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 5 shows time-series changes in ON / OFF of the clutch 9, the throttle opening P, and the engine speed N when the engine 8 is started using the engine stall prevention device 70. In FIG. 5, the horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG.
Here, the process from t0 to t1 is the same as in FIG.
Next, at t2, an increase signal corresponding to the throttle opening increase amount ΔP is output to the throttle opening P in synchronization with the output of the connection signal of the clutch 9. As a result, since the mixed gas is sent to the fuel chamber 51a by the opening amount of ΔP, a decrease in the engine speed N is reduced.
In this way, by adding the throttle opening increase amount ΔP in synchronization with the engagement of the clutch 9, it is possible to reduce the transient decrease in the engine speed N that occurs when the clutch 9 is engaged. That is, the engine stall can be prevented. That is, the engine stall can be prevented by reducing the decrease in the transient of the engine speed N that cannot be followed by the conventional engine speed controller 71 that is feedback control by controlling in advance by the feedforward control.
ここで、スロットル開度増加量設定手段75について説明する。
スロットル開度増加量設定手段75は、ECU40に備えられるスロットル開度増加量ΔPを設定する設定手段である。このスロットル開度増加量ΔPは、実験によって予め求められる値である。スロットル開度増加量設定手段75は、少なくとも一つの最適値をスロットル開度増加量設定手段75に記憶している。エンスト防止制御において、混合ガス増加量と相関する要素を踏まえて記憶させておくことで、最適な混合ガス増加量を得ることができる。
以下に、スロットル開度増加量設定手段75の3つの実施例について説明する
Here, the throttle opening increase amount setting means 75 will be described.
The throttle opening increase amount setting means 75 is a setting means for setting a throttle opening increase amount ΔP provided in the ECU 40. This throttle opening increase amount ΔP is a value obtained in advance by experiments. The throttle opening increase amount setting means 75 stores at least one optimum value in the throttle opening increase amount setting means 75. In the engine stall prevention control, it is possible to obtain an optimal mixed gas increase amount by storing in consideration of an element correlated with the mixed gas increase amount.
Hereinafter, three embodiments of the throttle opening increase amount setting means 75 will be described.
まず、図6を用いて、実施例1としてスロットル開度増加量設定手段75aについて説明する。
エンジン駆動式ヒートポンプ1は、機種毎に定格出力が異なる。定格出力とは、圧縮機10の出力すなわちエンジン8の出力である。そのため、エンスト防止制御において、増加すべき混合ガス量は機種と相関している。
図6に示すように、スロットル開度増加量設定手段75aは、エンジン駆動式ヒートポンプ1の機種毎すなわち定格出力毎に、それぞれのスロットル開度増加量ΔPを有している。スロットル開度増加量設定手段75aは、ECU40より機種を取得し、それに応じたスロットル開度増加量ΔPを算出する。なお、機種は、エンジン駆動式ヒートポンプ1の製造時に設定スイッチなどで設定されている。
このようにして、スロットル開度増加量ΔPを定格出力毎に定め、混合ガス増加量の過不足を最小限に抑えることができる。
First, the throttle opening increase amount setting means 75a will be described as a first embodiment with reference to FIG.
The engine-driven heat pump 1 has a different rated output for each model. The rated output is the output of the compressor 10, that is, the output of the engine 8. Therefore, in the engine stall prevention control, the amount of gas mixture to be increased is correlated with the model.
As shown in FIG. 6, the throttle opening increase amount setting means 75a has a throttle opening increase amount ΔP for each model of the engine-driven heat pump 1, that is, for each rated output. The throttle opening increase amount setting means 75a acquires a model from the ECU 40 and calculates a throttle opening increase amount ΔP corresponding to the model. The model is set by a setting switch or the like when the engine-driven heat pump 1 is manufactured.
In this way, the throttle opening increase amount ΔP can be determined for each rated output, and the excess or deficiency of the mixed gas increase amount can be minimized.
次に、図7を用いて、実施例2としてスロットル開度増加量設定手段75bについて説明する。
通常、使用される燃料は、エンジン駆動式ヒートポンプ1が据え付けられる環境に応じて異なる。また、使用燃料は、種類に応じて発熱量が異なる。例えば、図8で示した燃料について発熱量を比較すると、発熱量の小さい順に天然ガス<都市ガス(13A)<プロパン<ブタンとなる。そのため、エンスト防止制御において、増加すべき混合ガス量は、使用燃料と相関している。
図7に示すように、スロットル開度増加量設定手段75bは、エンジン駆動式ヒートポンプ1に使用される燃料毎に、それぞれのスロットル開度増加量ΔPを有している。スロットル開度増加量設定手段75bは、ECU40より使用燃料を取得し、それに応じたスロットル開度増加量ΔPを算出する。なお、使用燃料は、エンジン駆動式ヒートポンプ1の据え付け時に設定スイッチなどで設定されている。
このようにして、スロットル開度増加分ΔPを使用燃料毎に定め、混合ガス増加量の過不足を最小限に抑えることができる。
Next, the throttle opening increase amount setting means 75b will be described as a second embodiment with reference to FIG.
Usually, the fuel used varies depending on the environment in which the engine-driven heat pump 1 is installed. In addition, the amount of heat generated varies depending on the type of fuel used. For example, when the calorific values of the fuels shown in FIG. 8 are compared, natural gas <city gas (13A) <propane <butane in order of increasing calorific value. Therefore, in the engine stall prevention control, the amount of gas mixture to be increased is correlated with the fuel used.
As shown in FIG. 7, the throttle opening increase amount setting means 75 b has a throttle opening increase amount ΔP for each fuel used in the engine-driven heat pump 1. The throttle opening increase amount setting means 75b acquires the fuel used from the ECU 40 and calculates a throttle opening increase amount ΔP corresponding to the fuel used. The fuel used is set with a setting switch or the like when the engine-driven heat pump 1 is installed.
In this way, the throttle opening increase ΔP is determined for each fuel used, and the excess or deficiency of the mixed gas increase can be minimized.
次に、図8を用いて、実施例3としてスロットル開度増加量設定手段75cについて説明する。
スロットル開度増加量設定手段75cは、スロットル開度増加量設定手段75bをさらに空燃比における燃料比毎にて設定した設定手段である。
エンジン8において、燃料調量弁65は、混合ガス中の空気と燃料の比率(空燃比)を決定する開度弁である(図2参照)。そのため、エンスト防止制御において、増加すべき混合ガス量は、燃料調量弁65と相関している。
また、使用燃料はそれぞれに燃焼範囲(空気中において、空気質量を100%としたときの燃焼する燃料質量)が異なる。例えば、LPガスは燃焼範囲が約1.8%〜約9.5%であり、都市ガス(13A)は燃焼範囲が約5.0%〜約15.0%である。そのため、エンスト防止制御において、増加すべき混合ガス量は、使用燃料と燃料調量弁65の開度と相関していることになる。
図8に示すように、スロットル開度増加量設定手段75cは、列としてエンジン駆動式ヒートポンプ1の燃料毎を示し、行として燃料調量弁65の開度毎を示し、それぞれのスロットル開度増加量ΔPを有している。スロットル開度増加量設定手段75cは、ECU40より燃料調量弁65の開度を取得し、それに応じたスロットル開度増加量ΔPを算出する。
このようにして、スロットル開度増加分ΔPを使用燃料と空燃比毎に定め、混合ガス増加量の過不足を最小限に抑えることができる。
Next, the throttle opening increase amount setting means 75c will be described as a third embodiment with reference to FIG.
The throttle opening increase amount setting means 75c is a setting means in which the throttle opening increase amount setting means 75b is further set for each fuel ratio at the air-fuel ratio.
In the engine 8, the fuel metering valve 65 is an opening valve that determines the ratio of air to fuel (air-fuel ratio) in the mixed gas (see FIG. 2). Therefore, in the engine stall prevention control, the amount of gas mixture to be increased is correlated with the fuel metering valve 65.
In addition, each fuel used has a different combustion range (a mass of fuel combusted when the air mass is 100% in the air). For example, LP gas has a combustion range of about 1.8% to about 9.5%, and city gas (13A) has a combustion range of about 5.0% to about 15.0%. Therefore, in the engine stall prevention control, the amount of gas mixture to be increased is correlated with the fuel used and the opening of the fuel metering valve 65.
As shown in FIG. 8, the throttle opening increase setting means 75c shows each fuel of the engine-driven heat pump 1 as a column, shows every opening of the fuel metering valve 65 as a row, and increases each throttle opening. It has a quantity ΔP. The throttle opening increase amount setting means 75c acquires the opening of the fuel metering valve 65 from the ECU 40, and calculates the throttle opening increase ΔP corresponding to the opening.
In this manner, the throttle opening increase ΔP is determined for each fuel and air-fuel ratio, and the excess or deficiency of the mixed gas increase can be minimized.
1 エンジン駆動式ヒートポンプ
8 エンジン
9 クラッチ
10 圧縮機
65 燃料調量弁
66 スロットル弁
75 スロットル開度増加量設定手段
1 Engine Driven Heat Pump 8 Engine 9 Clutch 10 Compressor 65 Fuel Metering Valve 66 Throttle Valve 75 Throttle Opening Increase Setting Unit
Claims (3)
エンジン燃焼室へ供給される空気と燃料ガスとの混合気流量を調整するスロットル弁と、
前記エンジンと圧縮機との断接を行なうクラッチ機構と
を有するエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
前記クラッチ機構による前記エンジンと前記圧縮機との接続信号が出力されるのと同期して前記スロットルに所定開度増加信号を出力する
ことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。 A fuel metering valve for adjusting the fuel gas flow rate;
A throttle valve that adjusts the flow rate of the mixture of air and fuel gas supplied to the engine combustion chamber;
In an engine-driven heat pump having a clutch mechanism for connecting and disconnecting the engine and the compressor,
An engine-driven heat pump, wherein a predetermined opening increase signal is output to the throttle in synchronization with a connection signal between the engine and the compressor output by the clutch mechanism.
前記所定開度増加信号は前記圧縮機と前記エンジンの接続による前記エンジンの回転数低下を復帰するために必要なスロットル開度の増加分の実測結果に基づき予め決定されている
ことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。 The engine-driven heat pump according to claim 1,
The predetermined opening increase signal is determined in advance based on an actual measurement result of an increase in the throttle opening required to restore a decrease in the engine speed due to the connection between the compressor and the engine. Engine-driven heat pump.
前記所定開度増加信号は前記圧縮機の接続による前記エンジンの回転数低下予測と前記エンジンの燃焼特性による回転数変動特性に基づき算定される
ことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
The engine-driven heat pump according to claim 1,
The engine-driven heat pump, wherein the predetermined opening increase signal is calculated on the basis of an engine speed reduction prediction due to connection of the compressor and a speed fluctuation characteristic due to combustion characteristics of the engine.
Priority Applications (1)
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| JP2006215054A JP2008038782A (en) | 2006-08-07 | 2006-08-07 | Engine stall preventive control device of engine-driven type heat pump |
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2006
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