(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、燃焼室において混合気が火花点火時期よりも前に着火する早期着火が継続されることを適切に回避して、安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンを提供する点にある。【解決手段】  燃焼室５において混合気が点火プラグ１３による火花点火時期よりも早く着火する早期着火状態を判定する早期着火状態判定手段２１と、早期着火状態判定手段２１により早期着火状態であると判定した場合に、ミキサ１０への燃料供給量を一時的に低下させる燃料供給量一時低下処理、又は、目標出力を低下させる目標出力低下処理を実行する早期着火状態回避手段２２とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に吸気される空気に燃料を供給して混合気を形成するミキサと、前記燃焼室において圧縮した混合気を火花点火する点火プラグとを備えた火花点火式エンジンであって、
前記燃焼室において混合気が前記点火プラグによる火花点火時期よりも早く着火する早期着火状態を判定する早期着火状態判定手段と、
前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記ミキサへの燃料供給量を一時的に低下させる燃料供給量一時低下処理を実行する早期着火状態回避手段とを備えた火花点火式エンジン。
【請求項２】
エンジン出力を目標出力に制御する形態で前記燃焼室への混合気供給量を調整するエンジン出力制御手段を備え、
前記早期着火状態回避手段が、前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記燃料供給量一時低下処理と共に、前記目標出力を低下させる目標出力低下処理を実行する請求項１に記載の火花点火式エンジン。
【請求項３】
燃焼室に吸気される空気に燃料を供給して混合気を形成するミキサと、前記燃焼室において圧縮した混合気を火花点火する点火プラグとを備えた火花点火式エンジンであって、
エンジン出力を目標出力に制御する形態で前記燃焼室への混合気供給量を調整するエンジン出力制御手段と、
前記燃焼室において混合気が前記点火プラグによる火花点火時期よりも早く着火する早期着火状態を判定する早期着火状態判定手段と、
前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記目標出力を低下させる目標出力低下処理を実行する早期着火状態回避手段とを備えた火花点火式エンジン。
【請求項４】
前記早期着火状態回避手段が、前記目標出力低下処理を実行した後に、継続して前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記ミキサへの燃料供給量を一時的に低下させる燃料供給量一時低下処理を実行する請求項３に記載の火花点火式エンジン。
【請求項５】
前記早期着火状態回避手段が、前記目標出力低下処理を実行した後に、前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態でないと判定した場合に、前記目標出力を前記目標出力低下処理前に復帰させる目標出力復帰処理を実行する請求項２〜４の何れか一項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項６】
前記早期着火状態回避手段を働かせた後に、継続して前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記ミキサへの燃料供給を停止する停止手段を備えた請求項１〜５の何れか一項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項７】
前記早期着火状態判定手段が、前記燃焼室の圧力が前記火花点火時期前に異常上昇する筒内圧力異常状態であることを、前記早期着火状態であると判定する請求項１〜６の何れか一項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項８】
前記早期着火状態判定手段が、前記エンジン出力が異常低下する出力異常状態、前記燃焼室から排出される排ガスの温度が異常上昇する排ガス温度異常状態、前記排ガスの流量が異常低下する排ガス流量異常状態、又は、前記排ガスの流量の異常低下により過給圧が異常低下する過給圧異常状態であることを、前記早期着火状態であると判定する請求項１〜６の何れか一項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項９】
前記早期着火状態判定手段が、互いに異なる複数の前記異常状態であることを、前記早期着火状態であると判定する請求項８に記載の火花点火式エンジン。
【請求項１０】
前記燃料が、有機物を熱分解して得た熱分解ガスを含む請求項１〜９の何れか一項に記載の火花点火式エンジン。
【請求項１１】
前記ミキサにより形成される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御を実行する空燃比制御手段が、前記早期着火状態回避手段の作動中には、前記空燃比制御を中断するように構成されている請求項１〜１０の何れか一項に記載の火花点火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に吸気される空気に燃料を供給して混合気を形成するミキサと、前記燃焼室において圧縮した混合気を火花点火する点火プラグとを備えた火花点火式エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
火花点火式エンジンでは、点火プラグによる火花点火時期よりも後に、混合気の燃焼による急激な圧力上昇により未燃の混合気の一部が自己着火するノッキングが問題となる場合があるが、そのノッキングとは別に、点火プラグよる火花点火時期よりも前に、混合気が着火する早期着火が問題となる場合がある。
【０００３】
火花点火エンジンにおいて、通常では混合気が火花点火時期よりも前に断熱圧縮のみで着火することはない。しかし、かかる早期着火は、燃焼室において堆積しているオイルや煤等の堆積物が燃焼熱を蓄積することにより、又は、燃料に混入した自己着火温度が比較的低い成分が自己着火することにより、それらが着火源となって、圧縮された混合気を火花点火時期よりも前に着火させる現象である。
【０００４】
また、ノッキングは、火花点火時期や圧縮比や空燃比等のエンジンの動作条件に起因するものであり、それを回避するための方法としては、エンジンの動作状態を適正なものに制御などの様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−７４５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、火花点火エンジンにおける早期着火は、上記のような着火源に起因するものであるので、ノッキングとは異なって、エンジンの動作条件に関係なく発生し、それを回避するための適切な技術は確立されていなかった。
【０００７】
また、早期着火は、一旦発生すると、その早期着火に起因する燃焼室の平均温度の上昇により、着火源が次のサイクル以降においても維持されてしまい、連鎖的に発生する場合がある。
更に、このような早期着火の連鎖が発生すると、エンジンの運転状態が不安定となって、時として、吸気路側に火炎が伝播する逆火現象を引き起こす場合がある。
【０００８】
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、燃焼室において混合気が火花点火時期よりも前に着火する早期着火が継続されることを適切に回避して、安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る火花点火式エンジンは、燃焼室に吸気される空気に燃料を供給して混合気を形成するミキサと、前記燃焼室において圧縮した混合気を火花点火する点火プラグとを備えた火花点火式エンジンであって、その第１特徴構成は、前記燃焼室において混合気が前記点火プラグによる火花点火時期よりも早く着火する早期着火状態を判定する早期着火状態判定手段と、
前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記ミキサへの燃料供給量を一時的に低下させる燃料供給量一時低下処理を実行する早期着火状態回避手段とを備えた点にある。
尚、本願において、燃料供給量を一時的に低下させるとは、燃料供給量を一時的に少量にするという意味の他、燃料供給量を一時的に０にする、即ち、燃料の供給を遮断するという意味を含む。
【００１０】
上記第１特徴構成によれば、上記早期着火状態判定手段により早期着火状態であると判定した場合に、上記早期着火状態回避手段により、上記燃料供給量一時低下処理を実行するので、燃焼室における燃焼熱の発生量を一時的に低下させ、燃焼室の堆積物等の着火源が蓄積する燃焼熱を放出させて、その着火源が次のサイクル以降においても維持されることを抑制することができる。
よって、早期着火が継続されることを適切に回避して、安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンを実現することができる。
【００１１】
本発明に係る火花点火式エンジンの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、エンジン出力を目標出力に制御する形態で前記燃焼室への混合気供給量を調整するエンジン出力制御手段を備え、
前記早期着火状態回避手段が、前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記燃料供給量一時低下処理と共に、前記目標出力を低下させる目標出力低下処理を実行する点にある。
【００１２】
上記第２特徴構成によれば、上記エンジン出力制御手段により、燃焼室への混合気供給量を調整することでエンジン出力を目標出力に制御する火花点火式エンジンにおいて、上記早期着火状態回避手段により、上述した燃料供給量一時低下処理を実行して、燃焼室における燃焼熱の発生量を一時的に低下させて着火源が次のサイクル以降においても維持されることを抑制すると共に、上記目標出力低下処理を実行するので、燃焼室への混合気供給量を低下させて燃焼室の平均温度を低下させることで、燃焼室の堆積物等の着火源の温度を低下させ、更には、燃料に混入した自己着火温度が比較的低い成分が自己着火することを抑制することができる。よって、早期着火が継続されることをより適切に回避して、より安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンを実現することができる。
【００１３】
本発明に係る火花点火式エンジンの第３特徴構成は、エンジン出力を目標出力に制御する形態で前記燃焼室への混合気供給量を調整するエンジン出力制御手段と、
前記燃焼室において混合気が前記点火プラグによる火花点火時期よりも早く着火する早期着火状態を判定する早期着火状態判定手段と、
前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記目標出力を低下させる目標出力低下処理を実行する早期着火状態回避手段とを備えた点にある。
【００１４】
上記第３特徴構成によれば、上記エンジン出力制御手段により、燃焼室への混合気供給量を調整することでエンジン出力を目標出力に制御する火花点火式エンジンにおいて、上記早期着火状態判定手段により早期着火状態であると判定した場合に、上記早期着火状態回避手段により、上記目標出力低下処理を実行するので、燃焼室への混合気供給量を低下させて燃焼室の平均温度を低下させることで、燃焼室の堆積物等の着火源の温度を低下させ、更には、燃料に混入した自己着火温度が比較的低い成分が自己着火することを抑制することができる。よって、早期着火が継続されることを適切に回避して、安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンを実現することができる。
【００１５】
本発明に係る火花点火式エンジンの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記早期着火状態回避手段が、前記目標出力低下処理を実行した後に、継続して前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記ミキサへの燃料供給量を一時的に低下させる燃料供給量一時低下処理を実行する点にある。
【００１６】
上記第４特徴構成によれば、上記早期着火状態回避手段により、上記目標出力低下処理を実行した後にも、継続して前記早期着火状態判定手段により早期着火状態であると判定した場合には、上記燃料供給量一時低下処理を実行することで、燃焼室の堆積物等の着火源が蓄積する燃焼熱を放出させて、その着火源が次のサイクル以降においても維持されることを抑制することができる。よって、早期着火が継続されることをより適切に回避して、より安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンを実現することができる。
【００１７】
本発明に係る火花点火式エンジンの第５特徴構成は、上記第２乃至第４特徴構成に加えて、前記早期着火状態回避手段が、前記目標出力低下処理を実行した後に、前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態でないと判定した場合に、前記目標出力を前記目標出力低下処理前に復帰させる目標出力復帰処理を実行する点にある。
【００１８】
上記第５特徴構成によれば、上記早期着火状態回避手段により上記目標出力低下処理を実行することにより早期着火が回避され、上記早期着火状態判定手段により早期着火状態でないと判定された場合には、上記早期着火状態判定手段により、目標出力を上記目標出力低下処理の実行前の目標出力に復帰させて、早期着火を回避した安定した運転状態で、エンジン出力を十分に上昇させることができる。
【００１９】
本発明に係る火花点火式エンジンの第６特徴構成は、上記第１乃至第５特徴構成に加えて、前記早期着火状態回避手段を働かせた後に、継続して前記早期着火状態判定手段により前記早期着火状態であると判定した場合に、前記ミキサへの燃料供給を停止する停止手段を備えた点にある。
【００２０】
上記第６特徴構成によれば、上記早期着火状態回避手段により所定の処理を実行した後でも、継続して早期着火状態判定手段により早期着火状態であると判定した場合には、上記早期着火状態回避手段による早期着火の回避を断念して、ミキサへの燃料供給量を停止して火花点火式エンジンを停止させることで、継続する早期着火による損傷等を防止することができる。
【００２１】
本発明に係る火花点火式エンジンの第７特徴構成は、上記第１乃至第６特徴構成に加えて、前記早期着火状態判定手段が、前記燃焼室の圧力が前記火花点火時期前に異常上昇する筒内圧力異常状態であることを、前記早期着火状態であると判定する点にある。
【００２２】
上記第７特徴構成によれば、上記早期着火状態判定手段により、燃焼室圧力が、火花点火時期前において早期着火状態でない場合の燃焼室圧力に対して異常上昇した場合に、早期着火状態であると判定することで、早期着火状態の判定制度を良好なものとすることができる。
【００２３】
本発明に係る火花点火式エンジンの第８特徴構成は、上記第１乃至第６特徴構成に加えて、前記早期着火状態判定手段が、前記エンジン出力が異常低下する出力異常状態、前記燃焼室から排出される排ガスの温度が異常上昇する排ガス温度異常状態、前記排ガスの流量が異常低下する排ガス流量異常状態、又は、前記排ガスの流量の異常低下により過給圧が異常低下する過給圧異常状態であることを、前記早期着火状態であると判定する点にある。
【００２４】
早期着火状態となった場合には、燃焼熱を十分にエンジン出力として取り出すことができないことから、エンジン出力が異常低下する、排ガス温度が異常上昇する、排ガス流量が異常低下する、又は、それによりターボ過給機の過給圧が異常低下する場合がある。そして、上記第８特徴構成によれば、上記早期着火状態判定手段により、上記のような早期着火状態に起因して発生する異常状態、即ち、上記出力異常状態、上記排ガス温度異常状態、上記排ガス流量異常状態、又は、上記過給圧異常状態であることを、間接的に早期着火状態として判定することができる。
【００２５】
本発明に係る火花点火式エンジンの第９特徴構成は、上記第８特徴構成に加えて、前記早期着火状態判定手段が、互いに異なる複数の前記異常状態であることを、前記早期着火状態であると判定する点にある。
【００２６】
上記第９特徴構成によれば、上記早期着火状態判定手段が、上記早期着火状態に起因して発生する異常状態であることを間接的に早期着火状態として判定する場合には、複数の異常状態であることを早期着火状態であると判定することにより、早期着火状態の判定制度を向上することができる。
【００２７】
本発明に係る火花点火式エンジンの第１０特徴構成は、上記第１乃至第９特徴構成に加えて、前記燃料が、有機物を熱分解して得た熱分解ガスを含む点にある。
【００２８】
上記第１０特徴構成によれば、燃料として、水素等の自己着火温度が比較的低い成分が混入している可能性がある上記熱分解ガスを用いる場合においても、その成分が火花点火時期前に自己着火することによる早期着火の発生を抑制して、安定した運転状態を維持することができる。
【００２９】
本発明に係る火花点火式エンジンの第１１特徴構成は、上記第１乃至第１０特徴構成に加えて、前記ミキサにより形成される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する空燃比制御を実行する空燃比制御手段が、前記早期着火状態回避手段の作動中には、前記空燃比制御を中断するように構成されている点にある。
【００３０】
上記空燃比制御手段により実行される上記空燃比制御では、早期着火等の外乱により例えば排ガスの酸素濃度が上昇した場合には、空燃比（空気消費量／燃料消費量）を低下させるように、ミキサへの燃料供給量及び燃焼室への混合気供給量を調整され、この空燃比の低下により、早期着火が発生しやすい状態となる場合がある。そこで、上記第１１特徴構成によれば、早期着火状態であると判定されて早期着火状態回避手段を作動させる場合には、上記の空燃比制御を中断することで、上記のような空燃比の低下による早期着火の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１に示すエンジン１００は、シリンダ９と、シリンダ９の上部に連結されたシリンダヘッド１２とを有し、シリンダ９内には、連結棒７を介しクランク軸８に連結されたピストン６が往復移動自在に収容されている。そして、ピストン６の頂面と、シリンダ９の内面と、シリンダヘッド１２の下面とによって燃焼室５が形成されている。
そして、燃焼室５には、吸気路１及び排気路３が開口され、燃焼室５の吸気路１側には吸気弁２が、燃焼室５の排気路３側には排気弁４が設けられている。また、シリンダヘッド１２には下面の略中央に点火プラグ１３が配設されている。
【００３２】
エンジン１００の吸気路１には、吸気路１を流通する空気Ａに、廃棄物等に含まれる有機物を熱分解して得た熱分解ガスを含む燃料Ｇを供給して混合気を形成するミキサ１０と、吸気路１の流路断面積を調整可能なスロットルバルブ１４とが上流側から順に配置されている。
【００３３】
ミキサ１０への燃料Ｇの供給路には、ミキサ１０への燃料Ｇの供給量を調整する燃料供給弁１１が設けられている。
【００３４】
そして、本エンジン１００は、吸気行程において、吸気弁２のみを開状態としてピストン６の下降に伴って吸気路１から燃料Ｇと空気Ａとの混合気を吸気し、圧縮行程において、吸気弁２及び排気弁４を閉状態としてピストン６の上昇に伴って燃焼室５に形成された混合気を圧縮し、燃焼・膨張行程において、吸気弁２及び排気弁４を閉状態としたまま、点火プラグ１３を働かせて燃焼室５に形成された混合気を点火して燃焼させることでピストン６を押し下げ、排気行程において、排気弁４のみを開状態としてピストン６の上昇に伴って燃焼室５の排ガスＥを排気路３に排出するというような運転を行い、ピストン６の往復運動を、連結棒７を介してクランク軸８の回転動力に変えて出力するように構成されている、所謂火花点火式エンジンである。
【００３５】
更に、このエンジン１００には、排気路３を流通する排ガスＥにより駆動されるタービン１５ａと、吸気路１を流通する空気Ａを加圧するコンプレッサ１５ｂと、タービン１５ａとコンプレッサ１５ｂとを同軸回転自在に連結する回転軸１５ｃとからなるターボ過給機１５が設けられている。
また、このターボ過給機１５には、ターボ過給機１５の回転数ｉ４を検出するためのエンコーダ１８が設けられている。尚、この回転軸１５ｃの回転数ｉ４は、タービン１５ａへの排ガスＥの供給量、即ち排ガス流量に相当するものとなる。
【００３６】
クランク軸８には、クランク軸８の回転動力を利用して発電を行う発電機１９を備え、この発電機１９は自らの発電出力ｉ５を出力するように構成されている。尚、この発電出力は、エンジン出力に相当するものとなる。
【００３７】
燃焼室５には、燃焼室５の圧力ｉ１を検出する圧力センサ５ａが設けられ、吸気路１には、吸気路１の圧力ｉ２を検出する圧力センサ１６が設けられ、更に、排気路３には、排気路３を流通する排ガスＥの温度ｉ３を検出する温度センサ１７が設けられている。
尚、上記圧力センサ１６で検出される吸気路１の圧力ｉ２は、ターボ過給機１５により加圧された空気Ａの圧力、即ち過給圧に相当するものとなる。
【００３８】
エンジン１００の各種制御は、コンピュータからなるＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）２０によって行われる。そのため、各種センサの出力信号、即ち、燃焼室５の圧力ｉ１、吸気路１の圧力ｉ２、排ガスＥの温度ｉ３、ターボ過給機１５の回転数ｉ４、発電出力ｉ５に関する信号が、適宜、ＥＣＵ２０に入力され、ＥＣＵ２０ではこれら入力された信号に基づいて各種制御の演算を行うように構成されている。
【００３９】
具体的に、ＥＣＵ２０が機能するエンジン出力制御手段２４は、エンジン出力に相当する発電出力ｉ５を、要求される目標出力に制御する形態で、スロットルバルブ１４の開度ｏ２の調整により、燃焼室５への混合気の供給量を調整するように構成されている。
【００４０】
また、ＥＣＵ２０が機能する空燃比制御手段２５は、ミキサ１０により形成される混合気の空燃比を目標空燃比に制御する形態で、燃料供給弁１１の開度ｏ１の調整により、ミキサ１０への燃料Ｇの供給量を調整する、所謂空燃比制御を実行するように構成されている。
【００４１】
また、この空燃比制御手段２５は、例えば排気路３に設けられた酸素濃度センサ（図示せず。）で検出される排ガスＥの酸素濃度が所定値に維持されるように、ミキサ１０への燃料Ｇの供給量を調整することで、混合気の空燃比を目標空燃比に制御するように構成することができる。
【００４２】
尚、上記エンジン出力制御手段２４や上記空燃比制御手段２５は、適宜、別の形態に改変したり省略しても構わない。
【００４３】
これまで説明してきた火花点火式のエンジン１００では、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、燃焼室５に堆積しているオイルや煤等の堆積物が蓄積している燃焼熱や熱分解ガスを含む燃料Ｇに混入した水素等の低自己着火温度の成分の自己着火等が着火源となって、燃焼室５で圧縮される混合気が点火プラグ１３よる火花点火時期よりも前に着火する早期着火が問題となる場合がある。
また、上記のような着火源が次のサイクル以降において維持されて、この早期着火が連鎖的に発生する場合がある。
【００４４】
そこで、このような早期着火が継続されることを回避するために、ＥＣＵ２０は、詳細については後述する早期着火状態判定手段２１、早期着火状態回避手段２２、更には、停止手段２３として機能するように構成されており、以下、これらの詳細構成について説明する。
【００４５】
〔早期着火状態判定手段〕
ＥＣＵ２０が機能する早期着火状態判定手段２１は、適宜、以下に示す第１早期着火状態判定処理又は第２早期着火状態判定処理を実行することにより、燃焼室５において混合気が点火プラグ１３による火花点火時期よりも早く着火する早期着火状態を判定するように構成されている。
【００４６】
（第１早期着火状態判定処理）
早期着火状態判定手段２１は、第１早期着火状態判定処理において、燃焼室５の圧力ｉ１を監視し、その燃焼室５の圧力ｉ１が、圧縮行程における火花点火時期前（例えばＴＤＣ前）に、通常時の圧縮のみでは到達し得ない圧力に異常上昇する筒内圧力異常状態であることを、上記早期着火状態であると判定する。
【００４７】
（第２早期着火状態判定処理）
早期着火状態判定手段２１は、第２早期着火状態判定処理において、エンジン出力に相当する発電出力ｉ５が目標出力に対して異常低下する出力異常状態、燃焼室５から排出される排ガスＥの温度ｉ３が異常上昇する排ガス温度異常状態、排ガスＥの流量に相当するターボ過給機１５の回転数ｉ４が異常低下する排ガス流量異常状態、又は、過給圧に相当する吸気路１の圧力がその排ガスＥの流量の異常低下により異常低下する過給圧異常状態であることを、早期着火状態であると判定する。
【００４８】
更に、早期着火状態判定手段２１は、上記第２早期着火状態判定処理において、上記の複数種の異常状態のうち１つが発生した場合を、早期着火状態と判定しても構わないが、互いに異なる複数の異常状態が発生した場合を、早期着火状態であると判定することで、判定精度を向上するように構成されている。
【００４９】
〔早期着火状態回避手段〕
ＥＣＵ２０が機能する早期着火状態回避手段２２は、以下に示す第１早期着火状態回避処理又は第２早期着火状態回避処理を実行することにより、早期着火が継続されることを回避するように構成されている。
【００５０】
（第１早期着火状態回避処理（燃料供給量一時低下処理））
早期着火状態回避手段２２は、第１早期着火状態回避処理として、燃料供給弁１１の開度ｏ１を一時的に（例えば０．３秒間）絞ることで、ミキサ１０への燃料Ｇの供給量を一時的に低下させる燃料供給量一時低下処理を実行可能に構成されている。
【００５１】
そして、早期着火状態回避手段２２により上記燃料供給量一時低下処理を実行することで、燃焼室５における燃焼熱の発生量が一時的に低下するので、燃焼室５の堆積物等の着火源が蓄積する燃焼熱が放出されて、その着火源が次のサイクル以降においても維持されることが抑制され、結果、早期着火の継続が適切に回避される。
【００５２】
更に、早期着火状態回避手段２２は、この燃料供給量一時低下処理においてミキサ１０への燃料Ｇの供給量を維持的に低下させる場合に、燃料供給弁１１の開度ｏ１を一時的に少なくして、ミキサ１０への燃料Ｇの供給量を一時的に少ない量（例えば５０％低下した量）にすることができるが、本実施形態では、燃料供給弁１１を一時的に閉鎖して、ミキサ１０への燃料Ｇの供給を一時的に遮断するように構成されている。このように、燃料供給量一時低下処理においてミキサ１０への燃料Ｇの供給を一時的に遮断することで、上記早期着火の継続がより適切に回避されることになる。
【００５３】
（第２早期着火状態回避処理（目標出力低下処理））
早期着火状態回避手段２２は、第２早期着火状態回避処理として、エンジン出力制御手段２４により制御される発電出力の目標となる目標出力を例えば７０％に低下させる目標出力低下処理を実行可能に構成されている。
【００５４】
そして、早期着火状態回避手段２２により上記目標出力低下処理を実行することで、エンジン出力制御手段２４により目標出力の低下に伴ってスロットルバルブ１４の開度ｏ２が絞られ、燃焼室５への混合気の供給量が低下し燃焼室の平均温度が低下するので、燃焼室の堆積物等の着火源の温度が低下し、更には、燃料Ｇに混入した自己着火温度が比較的低い成分が自己着火することが抑制され、結果、早期着火の継続が適切に回避される。
【００５５】
更に、早期着火状態回避手段２２は、上記のような目標出力低下処理を実行した後に、早期着火状態判定手段２１により早期着火状態でない（非早期着火状態）と判定した場合に、目標出力を目標出力低下処理前の目標出力に復帰させる目標出力復帰処理を実行可能に構成されている。
【００５６】
更に、ＥＣＵ２０は、上記のような早期着火状態回避手段２２を働かせた後に、継続して早期着火状態判定手段により早期着火状態であると判定した場合に、早期着火の回避を断念し、早期着火によるエンジン１００の損傷を回避するために、燃料調整弁１１を遮断することにより、ミキサ１０への燃料供給を停止する停止手段２３としても機能するように構成されている。
【００５７】
また、ＥＣＵ２０が機能する空燃比制御手段２５は、少なくとも上記早期着火状態回避手段２２の作動中、即ち、少なくとも上記燃料供給量一時低下処理や上記目標出力低下処理を実行している間には、早期着火等の外乱に起因する空燃比の低下による早期着火の発生を防止するために、上述した空燃比制御を中断するように構成されている。
【００５８】
尚、ＥＣＵ２０は、上記空燃比制御手段２５が空燃比制御を中断している間には、目標出力低下処理により、スロットルバルブ１４の開度ｏ２を絞った場合には、ミキサ１０で形成される混合気の空燃比の大幅な変動を抑制するべく、燃料供給弁１１の開度ｏ１を上記スロットルバルブ１４の開度ｏ２の変化に合わせて絞るように構成されている。
【００５９】
エンジン１００の実施形態としては、早期着火状態判定手段２１により早期着火状態であると判定した場合に、早期着火状態回避手段２２が、主として上記第１早期着火状態回避処理としての燃料供給量一時低下処理を実行する形態（第１実施形態）と、主として上記第２早期着火状態回避処理としての目標出力低下処理を実行する形態（第２実施形態）とがあり、夫々の形態の詳細について、以下に説明を加える。
【００６０】
〔第１実施形態〕
第１実施形態のエンジン１００は、図２のフロー図に示すように、早期着火状態判定手段２１により、上述した第１早期着火状態判定処理又は第２早期着火状態判定処理を実行して早期着火状態であるか否かを判定し（ステップ＃１１）、早期着火状態であると判定した場合には、早期着火状態回避手段２２により、上述した燃料供給量一時低下処理を実行して（ステップ＃１３）、その早期着火が継続されることを適切に回避するように構成されている。
【００６１】
更に、早期着火状態回避手段２２により、燃料供給量一時低下処理を実行すると共に、上述した目標出力低下処理を実行して（ステップ＃１４）、早期着火が継続されることをより適切に回避するように構成されている。
【００６２】
更に、ステップ＃１１において早期着火状態判定手段２１により早期着火状態であると判定した後に、ステップ＃１３において燃料供給量一時低下処理を実行し更にはステップ＃１４において目標出力低下処理を実行している間には、空燃比制御手段２５により、空燃比制御を中断する（ステップ＃１２）ように構成されている。
【００６３】
更に、例えば上記ステップ＃１１において早期着火状態であると判定してから一定時間（例えば３０秒）以内に、早期着火状態判定手段２１が、再度、上述した第１早期着火状態判定処理又は第２早期着火状態判定処理を実行して早期着火状態であるか否かを判定し（ステップ＃１５）、早期着火状態であると判定した場合には、停止手段２３により、ミキサ１０への燃料供給を停止してエンジンを停止する（ステップ＃１７）ように構成されている。
【００６４】
尚、ステップ＃１１及びステップ＃１５において実行される夫々の早期着火状態判定処理は、上述した第１早期着火状態判定処理及び第２早期着火状態判定処理のうち、同じ形態の処理としても、別の形態の処理としても構わない。例えば、ステップ＃１１においては確実に瞬時に早期着火状態を判定するべく、燃焼室２の圧力ｉ１を監視して第１早期着火状態判定処理を実行し、次のステップ＃１５において実行される早期着火状態判定処理は、早期着火状態に起因する異常状態を監視して第２早期着火状態判定処理を実行するように構成しても構わない。
【００６５】
また、上記ステップ＃１５において非早期着火状態であると判定した場合には、早期着火回避手段２２により、上述した目標出力復帰処理を実行し（ステップ＃１６）、再度、ステップ＃１１の早期着火状態の判定処理を繰り返すように構成されている。
また、上記ステップ＃１２で中断した空燃比制御は、上記ステップ＃１６において目標出力復帰処理を実行すると同時に、再開しても構わないが、所定時間が経過するまで、上記空燃比制御の中断を継続しても構わない。
【００６６】
これまで説明してきた第１実施形態のエンジン１００の実施例について、図３のグラフ図を用いて説明を加える。
先ず、（ｉ）に示す時点において、早期着火状態であると判定された場合には、目標出力低下処理が実行されて、それに伴ってエンジン出力が一定量低下されると共に、燃料供給量一時低下処理が実行されて、燃料供給量が一時的に低下（遮断）される。
【００６７】
また、上記燃料供給量一時低下処理を実行した後にも、上記目標出力低下処理が継続されていることから、燃料供給量は、上記目標出力低下処理によるスロットルバルブ１４の開度ｏ２の低下に合わせて低下する所定量低下することになる。
【００６８】
次に、（ｉｉ）に示す時点において、非早期着火状態であると判定された場合には、目標出力復帰処理が実行されて、それに伴ってエンジン出力が元のエンジン出力に復帰され、それに伴って燃料供給量が元の燃料供給量に復帰される。
【００６９】
また、（ｉｉｉ）に示す時点において、早期着火状態であると判定され、上記（ｉ）に示す時点で実行した形態と同様に、目標出力低下処理と燃料供給量一時低下処理とが実行した後に、（ｉｖ）に示す時点において、再度、早期着火状態であると判定された場合には、燃料供給量が０となってエンジンが停止される。
【００７０】
尚、本第１実施形態においては、主として燃料供給量一時低下処理を実行するものであり、目標出力低下処理等を実行しないように構成しても構わない。
また、目標出力低下処理を実行した後に実行される目標出力復帰処理は、目標出力低下処理を実行してから一定時間経過した時点で実行されるように構成しても構わない。
【００７１】
〔第２実施形態〕
第２実施形態のエンジン１００は、図４のフロー図に示すように、早期着火状態判定手段２１により、上述した第１早期着火状態判定処理又は第２早期着火状態判定処理を実行して早期着火状態であるか否かを判定し（ステップ＃２１）、早期着火状態であると判定した場合には、早期着火状態回避手段２２により、上述した目標出力低下処理を実行して（ステップ＃２３）、早期着火が継続されることを適切に回避するように構成されている。
【００７２】
更に、例えば上記ステップ＃１１において早期着火状態であると判定してから一定時間（例えば３０秒）以内に、早期着火状態判定手段２１が、再度、上述した第１早期着火状態判定処理又は第２早期着火状態判定処理を実行して早期着火状態であるか否かを判定し（ステップ＃２４）、早期着火状態であると判定した場合には、上述した燃料供給量一時低下処理を実行して（ステップ＃２５）、その早期着火が継続されることをより適切に回避するように構成されている。
【００７３】
更に、ステップ＃２１において早期着火状態判定手段２１により早期着火状態であると判定した後に、ステップ＃２３において目標出力低下処理を実行し、更には、ステップ＃２４において早期着火状態判定手段２１により早期着火状態であると判定した後に、ステップ＃２５において燃料供給量一時低下処理を実行している間には、空燃比制御手段２５により、空燃比制御を中断する（ステップ＃２２）ように構成されている。
【００７４】
更に、例えば上記ステップ＃２４において早期着火状態であると判定してから一定時間（例えば３０秒）以内に、早期着火状態判定手段２１が、再度、上述した第１早期着火状態判定処理又は第２早期着火状態判定処理を実行して早期着火状態であるか否かを判定し（ステップ＃２６）、早期着火状態であると判定した場合には、停止手段２３により、ミキサ１０への燃料供給を停止してエンジンを停止する（ステップ＃２７）ように構成されている。
【００７５】
尚、ステップ＃２１、ステップ＃２４及びステップ＃２６において実行される早期着火状態判定処理は、上述した第１早期着火状態判定処理及び第２早期着火状態判定処理のうち、同じ形態の処理としても、別の形態の処理としても構わない。例えば、ステップ＃２１においては確実に瞬時に早期着火状態を判定するべく、燃焼室２の圧力ｉ１を監視して第１早期着火状態判定処理を実行し、次のステップ＃２４及びステップ＃２６において実行される早期着火状態判定処理は、早期着火状態に起因する互いに異なる異常状態を監視して第２早期着火状態判定処理を実行するように構成しても構わない。
【００７６】
また、上記ステップ＃２４又はステップ＃２６において非早期着火状態であると判定した場合には、早期着火回避手段２２により、上述した目標出力復帰処理を実行し（ステップ＃２８）、再度、ステップ＃２１の早期着火状態の判定処理を繰り返すように構成されている。
また、上記ステップ＃２２で中断した空燃比制御は、上記ステップ＃２８において目標出力復帰処理を実行すると同時に、再開しても構わないが、所定時間が経過するまで、上記空燃比制御の中断を継続しても構わない。
【００７７】
これまで説明してきた第２実施形態のエンジン１００の実施例について、図５のグラフ図を用いて説明を加える。
先ず、（ｉ）に示す時点において、早期着火状態であると判定された場合には、目標出力低下処理が実行されて、それに伴ってエンジン出力が一定量低下される。
【００７８】
また、燃料供給量は、上記目標出力低下処理によるスロットルバルブ１４の開度ｏ２の低下に合わせて低下する所定量低下することになる。
【００７９】
次に、（ｉｉ）に示す時点において、非早期着火状態であると判定された場合には、目標出力復帰処理が実行されて、それに伴ってエンジン出力が元のエンジン出力に復帰され、それに伴って燃料供給量が元の燃料供給量に復帰される。
【００８０】
また、（ｉｉｉ）に示す時点において、早期着火状態であると判定され、上記（ｉ）に示す時点で実行した形態と同様に、目標出力低下処理が実行した後に、（ｉｖ）に示す時点において、再度、早期着火状態であると判定された場合には、燃料供給量一時低下処理が実行されて、燃料供給量が一時的に低下（遮断）される。
【００８１】
更に、（ｖ）に示す時点において、再度、早期着火状態であると判定された場合には、燃料供給量が０となってエンジンが停止される。
【００８２】
尚、本第２実施形態においては、主として目標出力低下処理を実行するものであり、燃料供給量一時低下処理等を実行しないように構成しても構わない。
また、目標出力低下処理を実行した後に実行される目標出力復帰処理は、目標出力低下処理を実行してから一定時間経過した時点で実行されるように構成しても構わない。
【００８３】
〔別実施の形態〕
（１）  上記実施の形態においては、燃料Ｇとしては、熱分解ガスを用いたが、別に、燃料Ｇとしては、天然ガス等の炭化水素系気体燃料、又はガソリン等の一般的な燃料を使用しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る火花点火式エンジンは、燃焼室において混合気が火花点火時期よりも前に着火する早期着火が継続されることを適切に回避して、安定した運転状態を維持することができる火花点火式エンジンとして、発電機駆動用等の任意の形態で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図
【図２】第１実施形態を説明する処理フロー図
【図３】第１実施形態の実施例を示すグラフ図
【図４】第２実施形態を説明する処理フロー図
【図５】第２実施形態の実施例を示すグラフ図
【符号の説明】
【００８６】
５：燃焼室
１０：ミキサ
１３：点火プラグ
２１：早期着火状態判定手段
２２：早期着火状態回避手段
２３：停止手段
２４：エンジン出力制御手段
２５：空燃比制御手段
１００：エンジン（火花点火式エンジン）
Ａ：空気
Ｇ：燃料
Ｅ：排ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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