(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスヒートポンプエアコンエンジンの希薄燃焼運転時におけるエンジン制御方法であって、エンジン回転数を負荷に見合うように所定時間毎に変更する際の変動幅が設定値以下になった時に失火判定を行ない、この失火判定によって増加させる燃料ガス制御弁の開度を求め、この開度を従来の下限開度に加えて燃料ガス制御弁の下限開度を再設定することを特徴とするガスヒートポンプエアコンエンジンの制御方法。
【請求項２】
ガスヒートポンプエアコンエンジンの希薄燃焼運転時におけるエンジン制御方法であって、エンジンの運転時間が所定時間に達した後の低負荷定常運転中に失火判定を行ない、この失火判定によって増減させる燃料ガス制御弁の開度を求め、この開度を従来の下限開度に加えて燃料ガス制御弁の下限開度を再設定することを特徴とするガスヒートポンプエアコンエンジンの制御方法。
【請求項３】
エンジン回転数の移動平均値と実回転数との差の平均値が設定値より大きくなった時に失火と判定する失火判定が実行されることを特徴とする請求項１または２記載のガスヒートポンプエアコンエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスヒートポンプエアコンのエンジン制御に関するものであり、特に詳しくはＮＯｘの排出量を削減するために行う希薄燃焼運転において失火判定を行うことにより、失火しない限界の燃料ガスをエンジンに供給する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図７に示したような、燃料ガス供給経路１の空気供給経路２に接続する側の下流側を、所定の内径を有するノズル（またはオリフィス）３を備えた第１の経路４と、この第１の経路４に並行な第２の経路５とに分岐し、この第２の経路５にインレットマニホールド内圧力が設定値より高い時や、冷却水温度が設定値より低い時に開となる電磁弁６ａを設け、且つ、燃料ガスの圧力をゼロガバナによって大気圧に調整する、ガスエンジンの燃料供給技術が従来周知である。なお、７はベンチュリ、８はバタフライ弁である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のエンジン制御方法においては、運転時間が長くなるとエアフィルタが目詰まりしてミキサ内圧力が次第に低下し、空燃比が燃料リッチ側に変化し、これによりＮＯｘ濃度が高くなると云った問題点があり、この点の解決が課題となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、エンジン回転数を負荷に見合うように所定時間毎に変更する際の変動幅が設定値以下になった時に失火判定を行ない、この失火判定によって増加させる燃料ガス制御弁の開度を求め、この開度を従来の下限開度に加えて燃料ガス制御弁の下限開度を再設定するガスヒートポンプエアコンエンジンの第１の制御方法と、
【０００５】
エンジンの運転時間が所定時間に達した後の低負荷定常運転中に失火判定を行ない、この失火判定によって増減させる燃料ガス制御弁の開度を求め、この開度を従来の下限開度に加えて燃料ガス制御弁の下限開度を再設定するガスヒートポンプエアコンエンジンの第２の制御方法と、
【０００６】
ガスヒートポンプエアコンエンジンの前記第１または第２の制御方法における失火判定が、エンジン回転数の移動平均値と実回転数との差の平均値が設定値より大きいか否かで行われる第３の制御方法と、
を提供することにより、前記した従来技術の課題を解決するものである。
【０００７】
【作用】
失火判定が行われて空燃比が再調整されるので、使用期間が長くなってもＮＯｘ濃度が高まることがない。
【０００８】
特に、請求項３の場合には、移動平均値と実回転数の差の平均値によってエンジンの失火を判定するので、回転数の変更幅が小さければ失火判定が行える。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１〜図６に基づいて説明する。これらの図において前記図７の符号と同一符号で示した部分は、図７によって説明したものと同様の機能を持つ部分であり、本発明の理解を妨げない範囲で説明は省略した。
【００１０】
図１に示した燃料ガス供給装置の場合、エンジン２１に燃料を供給するための燃料ガス供給経路１の上流側が、圧力制御弁９と、安全のために２個列設した開閉弁１０・１０を介して図示しない燃料ガス供給源（例えば、ガスタンクなど）に接続可能であり、第２の経路５にはステッピングモータ１１によって弁開度が調節される流量制御弁６を設けてある。１２は制御装置である。
【００１１】
圧力制御弁９は、例えばビスの締め付け量を調節可能に構成すると共に、燃料ガスそれぞれの種類に応じた適正な二次（下流）側圧力が得られるビスの締め付け位置を、予め行った試験に基づいてガスの種類毎に決定して表示してある。
【００１２】
このため、燃料ガス供給経路１を流れる燃料ガスの種類が変更されても、ノズル３や流量制御弁６の仕様などを変更する必要がないので、顧客が使用するガスが異なっていても同じガスヒートポンプエアコンを納入して対応することができるし、使用ガスを変更する場合もコストが全く掛からない。
【００１３】
また、制御装置１２によるエンジン２１への燃料ガスの供給量制御は、所定時間、例えば８秒毎に負荷に見合うように変更制御されるものであり、負荷が小さい定常運転時はノズル３を備えた第１の経路４によってエンジン２１に供給する燃料ガスの流量が制御され、負荷が大きい起動時・加速時などその他の運転時はノズル３を備えた第１の経路４と流量制御弁６を備えた第２の経路５によって、エンジン２１に供給する燃料ガスの流量が制御されるようになっている。
【００１４】
図２は、本発明の制御方法が適用されたガスヒートポンプエアコンのブロック構成図である。図中、２２はエンジン２１によって駆動される圧縮機、２３は四方弁、２４は室外熱交換器、２５はレシーバタンク、２６は室内電動弁、２７は室内熱交換器、２８はアキュームレータ、２９は室外電動弁であり、これら機器は順次配管・接続されて破線で示した暖房回路と実線で示した冷房回路とを構成すると共に、バイパス弁３０・３１を設けて圧縮機２２の冷媒吐出側配管３２と冷媒吸入側配管３３とが連通可能となっている。また、Ｕ１は室外ユニット、Ｕ２は室内ユニットである。
【００１５】
３４はリキッド配管であり、途中に設置したリキッド弁３５を開閉することによって、サービス弁３６とレシーバタンク２５との間の冷媒配管を流れる液状冷媒の一部を、アキュームレータ２８の手前の冷媒吸入側配管３３に適宜供給することが出来るように接続されている。なお、室内機Ａ〜Ｅの冷凍能力は同一である必要はない。
【００１６】
流量制御弁６は、例えば空燃比が１となる開度を上限開度とし、空燃比が１．３となる開度を下限開度として出荷されるが、開度の下限値は後述する失火判定に基づいて変更および再設定される。
【００１７】
上記構成の装置においては、先ず使用する燃料ガスの種類に応じた所定の二次側圧力が得られるように、圧力制御弁９のビスを所定の位置に締め付ける。
【００１８】
そして、エンジン２１に供給される燃料ガスの流量は、前記したように制御装置１２により所定時間毎に、負荷が小さい定常運転時は第１の経路４によって、負荷が大きい起動時や加速時・高負荷定常運転時などその他の運転では第１の経路４と第２の経路５の両方によって、それぞれ変更制御される。
【００１９】
例えば、クランキング時の開度を上限とすると共に、完爆後はα１〜α４を図３のように定めて流量制御弁６の目標開度を、式１より求め、高負荷運転時のエンジン２１に供給する燃料ガスの流量を第２の経路５によっても制御する。
【００２０】
【数１】
0003670691.tif 000002
【００２１】
すなわち、負荷が大きいために流量制御弁６を駆動するステッピングモータ１１の開度が所定値より大きくα１が増加した時、エンジン２１の回転数変更量が所定値より多くなってα２が増加した時、室内電動弁２６・室外電動弁９の開度が大きく変化してα３が増加した時、バイパス弁３０または３１が開く直前から開の状態の時を、例えばα４＝２０、閉後はα４＝０として、流量制御弁６の開度を制御することで、エンジン２１に供給する燃料ガスの供給量が第２の経路５によっても精度良く制御される。
【００２２】
そして、流量制御弁６の開度を式１で求めた目標開度に制御して行う希薄燃焼運転において、エンジン２１の失火判定と流量制御弁６の下限弁開度の変更は、例えば図４のようにして行なわれる。
【００２３】
すなわち、負荷に見合った回転数になるように所定時間毎に行うエンジン２１の回転数制御の変更幅が予め定めた所定値、例えば±１０ｒｐｍ以下になり、且つ、α１＝α２＝α３＝α４＝０である時、すなわち、流量制御弁６の開度の増加量が０の時、換言すれば負荷が小さく、加減速時でなく、室内・室外電動弁の開度変化量が設定値より小さい時、およびバイパス弁３０・３１が閉じていて、安定した運転が行われている時、エンジン２１の回転数の、サンプリング数が例えば１５となる移動平均値Ｘｉを演算算出し、この移動平均値Ｘｉとこの移動平均値を得ることになった中央（サンプリング数７個目）の実回転数Ｙｉとの差Ｚｉを式２より演算して求め、さらにこのＺｉの例えば１０回分の平均Ｚを式３より求める。
Ｚｉ＝Ｙｉ−Ｘｉ                                  （２）
【００２４】
【数２】
0003670691.tif 000003
【００２５】
そして、平均Ｚが例えば５以上になった時、エンジン２１は失火状態にあると判定する。また、この失火判定結果によって増加させる流量制御弁６の開度増加分β１を、例えば図５のように定め、下限開度を式４によって変更する。
下限値＝下限値＋β１                              （４）
【００２６】
また、エンジン２１の失火判定と流量制御弁６の下限弁開度の再設定は、例えば図６のようにして行なわれる。
【００２７】
すなわち、例えばタイマーによって計測したエンジン２１の累計運転時間が、例えば所定の１００時間に達し、α１＝α２＝α３＝α４＝β１＝０である時、すなわち、エンジン２１が低負荷で安定して運転され、定常運転中で失火していない時（β１＝０）、エンジン２１の回転数を現在の回転数に仮固定する。
【００２８】
そして、ステッピングモータ１１によって流量制御弁６の開度を１ステップだけ閉じ、エンジン２１が失火し易い状態にして、図４と同様の手法で１５回移動平均値Ｘｉ、差Ｚｉ、平均Ｚを求め、この平均Ｚを前記所定値５と比較してエンジン２１の失火を判定する。
【００２９】
そして、Ｚ≧５ではない、すなわち失火状態になっていないと判定された時には、流量制御弁６の開度をさらに１ステップだけ閉じて上記制御を繰り返し、Ｚ≧５である、すなわち失火状態であると判定された時には、例えば式５によって得られる開度に流量制御弁６の下限開度を再設定する。
下限値＝β２＋１０                                  （５）
但し、β２はＺ≧５となった時の流量制御弁６の開度である。
【００３０】
そして、流量制御弁６の開度制御、すなわちエンジン２１の回転数制御を通常の負荷による制御に戻し、タイマーをリセットして一連の制御を終了する。
【００３１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００３２】
例えば、流量制御弁６の下限開度を変更する制御フローのステップＳ１を、所定時間に到達しか否かを判定するように構成したり、流量制御弁６の下限開度を再設定する制御フローのステップＳ２１を、エンジン２１の回転数の変動幅が所定値以下になったか否かを判定するように構成しても良い。
【００３３】
また、失火の判定を平均Ｚではなく、例えば５以上となるサンプリングの数や最大値が１０以上とすることなども可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、失火判定が行われて空燃比が再調整されるので、使用期間が長くなってもＮＯｘ濃度が高まることがない。
【００３５】
特に、請求項３の発明では移動平均値と実回転数の差の平均値によってエンジンの失火を判定するので、回転数の変更幅が小さければ失火判定が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  燃料供給経路の説明図。
【図２】  本発明の制御を適用したガスヒートポンプエアコンの説明図。
【図３】  第２の経路における燃料ガス制御の説明図。
【図４】  流量制御弁の下限開度を変更するフロー。
【図５】  流量制御弁の開度増加分β１を求める図。
【図６】  流量制御弁の下限開度を再設定するフロー。
【図７】  従来技術の説明図。
【符号の説明】
１  燃料ガス供給経路
２  空気供給経路
３  ノズル
４  第１の経路
５  第２の経路
６  流量制御弁
６ａ  電磁弁
７  ベンチュリ
８  バタフライ弁
９  圧力制御弁
１０  開閉弁
１１  ステッピングモータ
１２  制御装置
２１  エンジン
２２  圧縮機
２３  四方弁
２４  室外熱交換器
２５  レシーバタンク
２６  室内電動弁
２７  室内熱交換器
２８  アキュームレータ
２９  室外電動弁
３０・３１  バイパス弁
【図１】
0003670691.tif 000004
【図２】
0003670691.tif 000005
【図３】
0003670691.tif 000006
【図７】
0003670691.tif 000007
【図４】
0003670691.tif 000008
【図５】
0003670691.tif 000009
【図６】
0003670691.tif 000010