燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠與燃料氣體的燃燒熱量(以下簡(jiǎn)稱為“熱量”。)變化對(duì)應(yīng)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般來(lái)講，以與固定組成的燃料氣體對(duì)應(yīng)的方式對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比的控制進(jìn)行設(shè)定，但是，實(shí)際被供應(yīng)的燃料氣體的組成并非固定的，因此，該燃料氣體的熱量也并非固定的而是發(fā)生變化的。
[0003]因此，以往提出了如下的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī):通過(guò)氣相色譜儀等氣體組成測(cè)定裝置對(duì)燃料氣體進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)該測(cè)定結(jié)果來(lái)控制空燃比(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-148187號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0008]但是，在上述現(xiàn)有的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，氣相色譜儀等氣體組成測(cè)定裝置的色譜柱(column)隨著使用時(shí)間的經(jīng)過(guò)而劣化，因此必須定期更換，成本和人工費(fèi)用增多。
[0009]此外，在氣相色譜儀等氣體組成測(cè)定裝置中，校準(zhǔn)曲線會(huì)由于氣候的變化或色譜柱的劣化等而發(fā)生變化，因此，必須使用標(biāo)準(zhǔn)氣體定期地重新制作校準(zhǔn)曲線，處理繁瑣，并且在冷暖差異較大的場(chǎng)所無(wú)法使用。
[0010]并且，由于測(cè)定燃料氣體的組成并到達(dá)得出測(cè)定結(jié)果為止需要時(shí)間，因此，供應(yīng)到氣缸蓋的燃料氣體不是測(cè)定了組成的燃料氣體，會(huì)產(chǎn)生偏差。因此，還考慮設(shè)計(jì)燃料氣體的供應(yīng)路徑以將得出測(cè)定結(jié)果的燃料氣體送入氣缸蓋，但這種情況下裝置復(fù)雜。
[0011]本發(fā)明是鑒于該實(shí)際情況而完成的，其目的在于，提供能夠與燃料氣體的熱量的變化對(duì)應(yīng)地進(jìn)行空燃比控制的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
[0012]用于解決問(wèn)題的手段
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)具有:第一閥，其響應(yīng)性比第二閥低，燃料流量調(diào)整幅度比第二閥大；以及第二閥，其響應(yīng)性比第一閥高，燃料流量調(diào)整幅度比第一閥小，該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)具有控制部，該控制部構(gòu)成為，在將第一閥打開(kāi)為規(guī)定的開(kāi)度的狀態(tài)下，使第二閥從規(guī)定的開(kāi)度向稀(lean)側(cè)和濃(rich)側(cè)變動(dòng)，進(jìn)行基于該第二閥的擾動(dòng)，在設(shè)于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的排氣路徑上的氧傳感器的輸出的平均值偏離了以該條件在控制部中設(shè)定的氧傳感器的輸出目標(biāo)值的情況下，該控制部調(diào)整第一閥的開(kāi)度，使得輸出平均值成為輸出目標(biāo)值。
[0014]在上述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，也可以是，控制部提取與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的基于第二閥的擾動(dòng)控制中的最大開(kāi)度和最小開(kāi)度對(duì)應(yīng)的氧傳感器的最大輸出和最小輸出，計(jì)算輸出平均值。
[0015]在上述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，也可以是，控制部對(duì)第一閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，使得收斂于具有幅度的輸出目標(biāo)值。
[0016]在上述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，也可以是，按照每個(gè)氣缸蓋或按照每多個(gè)氣缸蓋設(shè)置第一閥和第二閥。
[0017]在上述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，也可以是，設(shè)置有多個(gè)第一閥和/或第二閥。
[0018]在上述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，也可以是，氧傳感器是在排氣路徑的催化劑上游側(cè)設(shè)置的前氧傳感器。
[0019]在上述燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中，也可以是，氧傳感器是在排氣路徑的催化劑下游側(cè)設(shè)置的后氧傳感器。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠與燃料氣體的組成變化對(duì)應(yīng)地進(jìn)行空燃比控制。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0023]圖2是示出圖1所示的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體和吸入空氣的混合部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0024]圖3是分別示出擾動(dòng)控制中的空氣過(guò)剩率、電磁閥開(kāi)度、傳感器輸出的歷時(shí)變化的曲線圖。
[0025]圖4是說(shuō)明輸出平均值的計(jì)算方法的曲線圖，并且是詳細(xì)示出擾動(dòng)控制時(shí)的前氧傳感器的輸出值的歷時(shí)變化的曲線圖。
[0026]圖5是示出由于燃料氣體的熱量的變化而變動(dòng)的電磁閥和A/F閥的燃料氣體流量與吸入空氣流量之間的關(guān)系的曲線圖。
[0027]圖6是基于來(lái)自前氧傳感器的輸出來(lái)說(shuō)明考慮到燃料氣體的熱量變化時(shí)的控制部的控制的流程圖。
[0028]圖7是基于來(lái)自后氧傳感器的輸出來(lái)說(shuō)明考慮到燃料氣體的熱量變化時(shí)的控制部的控制的流程圖。
[0029]圖8是說(shuō)明輸出平均值的其他的計(jì)算方法的曲線圖，并且是詳細(xì)示出擾動(dòng)控制時(shí)的前氧傳感器的輸出值的歷時(shí)變化的曲線圖。
[0030]圖9是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的、基于來(lái)自前氧傳感器的輸出來(lái)說(shuō)明考慮到燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體的熱量變化時(shí)的控制部的控制的流程圖。
[0031]圖10是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的、基于來(lái)自后氧傳感器的輸出來(lái)說(shuō)明考慮到燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體的熱量變化時(shí)的控制部的控制的流程圖。
[0032]圖11是本發(fā)明的另一其他實(shí)施方式的、基于來(lái)自前氧傳感器的輸出來(lái)說(shuō)明考慮到燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體的熱量變化時(shí)的控制部的控制的流程圖。
[0033]圖12是本發(fā)明的另一其他實(shí)施方式的、基于來(lái)自后氧傳感器的輸出來(lái)說(shuō)明考慮到燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣體的熱量變化時(shí)的控制部的控制的流程圖。
[0034]圖13的(a)是示出吸氣部的其他結(jié)構(gòu)的概略圖，該圖的(b)是示出另一其他結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0035]圖14是示出混合部的其他結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0036]圖15是示出使用了本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉄崂跹b置的整體結(jié)構(gòu)的概略的概略圖。
[0037]圖16是示出使用了本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的整體結(jié)構(gòu)的概略的概略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0039]圖1不出本發(fā)明的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1的整體結(jié)構(gòu)的概略，圖2不出該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1中的燃料氣體和吸入空氣的混合部2a，圖3示出該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1的控制部10進(jìn)行的擾動(dòng)控制的控制圖，圖4示出對(duì)輸出平均值b的計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明的曲線圖，圖5示出對(duì)電磁閥21和A/F閥22的閥特性進(jìn)行說(shuō)明的曲線圖，圖6示出考慮到燃料氣體的熱量變化的控制部10的控制流程。
[0040]該燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1構(gòu)成為具有電磁閥21和A/F閥22，并進(jìn)行基于電磁閥21的擾動(dòng)，當(dāng)以規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載進(jìn)行理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)整A/F閥22的開(kāi)度，使得從燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣路徑13上設(shè)置的前氧傳感器31得到的輸出平均值b成為以該條件在控制部10中設(shè)定的前氧傳感器31的輸出目標(biāo)值a。
[0041]首先，對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0042]燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)1在與氣缸蓋11連接的吸氣路徑12上設(shè)有對(duì)空氣和燃料氣體進(jìn)行混合的混合部2a，在該混合部2a與氣缸蓋11之間設(shè)有節(jié)氣門(mén)2b。由這些混合部2a和節(jié)氣門(mén)2b來(lái)構(gòu)成吸氣部2，通過(guò)來(lái)自控制部10的信號(hào)控制該吸氣部2。
[0043]如圖2所示，在混合部2a中，電磁閥21、A/F閥22、主噴嘴23、調(diào)節(jié)螺桿24并列連接在調(diào)節(jié)器25與混合器26之間。
[0044]電磁閥21由以能夠調(diào)整供燃料氣體通過(guò)的開(kāi)口面積的方式設(shè)計(jì)的流量特性的閥構(gòu)成，以對(duì)作為理論空燃比的空氣過(guò)剩率(λ = 1)的理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。該電磁閥21構(gòu)成為，利用電磁線圈使可動(dòng)閥動(dòng)作并使其打開(kāi)規(guī)定的開(kāi)度，其中，該可動(dòng)閥以通過(guò)板簧或彈簧等的作用力來(lái)關(guān)閉流路的方式被施力。該電磁閥21例如以25赫茲的速度進(jìn)行開(kāi)閉，通過(guò)變更該開(kāi)閉時(shí)的占空比能夠調(diào)整開(kāi)度。另外，電磁閥21不限于25赫茲，也可以是在這種擾動(dòng)控制中使用的各種頻率的電磁閥21。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，電磁閥21的流量調(diào)整幅度較小，但是能夠?qū)崿F(xiàn)迅速的流量調(diào)整。此外，構(gòu)成電磁閥21的流量特性的閥也可以通過(guò)比例控制閥來(lái)構(gòu)成。
[0045]A/F閥22由以能夠調(diào)整燃料氣體的通過(guò)路徑的開(kāi)口面積的方式設(shè)計(jì)的流量特性的比例控制閥構(gòu)成，以對(duì)從作為理論空燃比的空氣過(guò)剩率(λ = 1)的理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)到作為稀燃燒的空氣過(guò)剩率(λ = 1.4?1.6)的稀運(yùn)轉(zhuǎn)的范圍進(jìn)行控制。該A/F閥22構(gòu)成為能夠通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)按照每個(gè)階段來(lái)調(diào)整可動(dòng)閥的開(kāi)度。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，A/F閥22雖然不能進(jìn)行迅速的流量調(diào)整，但是構(gòu)成為流量調(diào)整幅度較大，能夠?qū)?yīng)較寬的空氣過(guò)剩率的范圍。
[0046]主噴嘴23是構(gòu)成為與電磁閥21和A/F閥22 —起對(duì)從調(diào)節(jié)器25流向混合器26的燃料的量進(jìn)行調(diào)整的閥，與上述的電磁閥21和A/F閥22不同，開(kāi)度根據(jù)所使用的主噴嘴23的編號(hào)而被固定。
[0047]調(diào)節(jié)螺桿24是構(gòu)成為通過(guò)手動(dòng)調(diào)整燃料氣體的量的閥，通常與上述主噴嘴23 —起被固定。
[0048]調(diào)節(jié)器25對(duì)燃料氣體的壓力進(jìn)行控制，以使得能夠始終以固定的壓力供應(yīng)燃料氣體。
[0049]混合器26由對(duì)空氣和燃料氣體進(jìn)行混合的文丘里管構(gòu)成。該混合器26利用與設(shè)于下游側(cè)的節(jié)氣門(mén)2b的開(kāi)度相應(yīng)地吸入的空氣的文丘里效果，對(duì)燃料氣體和空氣進(jìn)行混入口 ο
[0050]在與氣缸蓋11連接的排氣路徑13上設(shè)有消聲器3a，在該消聲器3a與氣缸蓋11之間設(shè)有三元催化器3b。在該三元催化器3b的廢氣入口側(cè)設(shè)有前氧傳感器31，還在出口側(cè)設(shè)有另外的后氧傳感器32。
[0051]混合部2a在稀運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行空氣過(guò)剩率的范圍(λ = 1.4?1.6)的稀運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，根據(jù)來(lái)自設(shè)于三元催化器3b的廢氣入口側(cè)的全區(qū)域傳感器(省略圖示)的檢測(cè)結(jié)果，在關(guān)閉了電磁閥21的狀態(tài)下通過(guò)控制部10控制A/F閥22，從而進(jìn)行空氣過(guò)剩率的范圍(λ=1.4?1.6)的控制。
[0052]此外，混合部2a在進(jìn)行理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，能夠進(jìn)行以理論空燃比的空氣過(guò)剩率(λ = 1)為中心而使空燃比向稀側(cè)和濃側(cè)變動(dòng)的理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)的擾動(dòng)控制。此時(shí)，根據(jù)來(lái)自前氧傳感器31和后氧傳感器32的檢測(cè)結(jié)果，在將A/F閥22打開(kāi)至開(kāi)閉區(qū)域的中間的開(kāi)度例如50%的開(kāi)度的狀態(tài)下，將電磁閥21打開(kāi)至開(kāi)閉區(qū)域的中間的開(kāi)度例如50%的開(kāi)度，從50%的開(kāi)度起以規(guī)定的間距重復(fù)對(duì)該電磁閥21進(jìn)行打開(kāi)和關(guān)閉，通過(guò)控制部10控制開(kāi)度的變動(dòng)，由此進(jìn)行擾動(dòng)控制。
[0053]這里，在理論空燃比運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將電磁閥21和A/F閥22設(shè)定為